DE102012022346B4

DE102012022346B4 - Batterie-Gehäuse

Info

Publication number: DE102012022346B4
Application number: DE102012022346.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Zbiral; Sascha Bauer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: CN103824987B; CN103824987A; DE102012022346A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batterie-Gehäuse einer Batterie oder eines Akkumulators oder zur Aufnahme einer Batterie oder eines Akkumulators, das ein einen Gehäuse-Innenraum umschließendes Gehäuse (21) mit einer Gehäuse-Öffnung aufweist, die mittels eines Membran-Trägers (22.1) in Form eines Gehäusedeckels abgedeckt ist, der einen Träger-Körper (31.1) aufweist, der an dem Gehäuse (21) befestigt ist. Der Träger-Körper (31.1) ist die auf seiner Träger-Körper-Innenseite (33.1) von einem Membran-Abdeckteil (50) einer eine Mindestbreite und/oder eine Mindestlänge oder einen Mindest-Außendurchmesser von gleich oder größer 20 mm aufspannenden und, in einer Dickenrichtung betrachtet, eine Membrandicke (59) in einem Bereich von 1 μm bis 5 mm aufweisenden semipermeablen Membran (45) vollständig überdeckt, deren Membrandicke (59) um mindestens das 20-fache kleiner ist als die Mindestbreite und/oder die Mindestlänge oder der Mindest-Außendurchmesser der Membran. Der Träger-Körper (31.1) ist mit einem an der Träger-Körper-Innenseite (33.1) angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) fest verbunden, der ein Membran-Stütz-Gitter (52.1) enthält, das den Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45) auf der Membran-Innenseite (49) mit einer Vielzahl von Membran-Stütz-Gitterstegen (53.1) übergreift und in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet hintergreift. Zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen (53.1) sind eine Vielzahl von Gitter-Öffnungen (55.1) in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes oder für einen Druckausgleich ausgebildet, die von dem Membran-Abdeckteil (50) überdeckt sind. Der Träger-Körper (31.1, 31.2), die Membran (45), der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1, 51.2) und das Gehäuse sind zumindest derart miteinander im Wesentlichen wasserdicht verbunden, dass im Wesentlichen kein Wasser durch die Gehäuseöffnung in den Gehäuse-Innenraum gelangen kann.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Batterie-Gehäuse einer bzw. eines, insbesondere zum Einbau in Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, beispielsweise in Elektroautos, vorgesehenen Batterie bzw. Akkumulators oder ein Batterie-Gehäuse zur Aufnahme einer bzw. eines, insbesondere zum Einbau in Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, beispielsweise in Elektroautos, vorgesehenen Batterie bzw. Akkumulators, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie bzw. eines Lithium-Ionen-Akkumulators.
Stand der Technik
Aus der FR 2 551 172 A1 ist ein Entgasungs-Ventil für einen dichten Behälter, zum Beispiel für einen Batterie-Behälter, bekannt geworden. Das Entgasungs-Ventil umfasst eine elastische Membran aus synthetischem thermoplastischem Kautschuk, beispielsweise aus Neopren, die mit mehreren über deren Dicke durchgehenden Einschnitten versehen ist. Die Membran liegt dann, wenn der Innendruck des Behälters dem Druck der Atmosphäre außerhalb des Behälters entspricht, an einer Außenfläche des Behälters an und ist über eine Haube oder über einen Rahmen mittels Schrauben an dem Behälter befestigt. Die Haube bzw. der Rahmen lassen oberhalb des mit den Einschnitten versehenen Teils der Membran eine Entgasungsöffnung frei. Unterhalb der Membran sind in der Behälterwand des Batterie-Behälters mehrere kleine Durchgangsbohrungen vorgesehen, die unterhalb des durch die Entgasungsöffnung der Haube bzw. des Rahmens abgedeckten Bereichs seitlich versetzt zu den Einschnitten angeordnet sind. Wenn der Druck in dem Batterie-Behälter größer ist als außerhalb des Behälters, wölbt sich dadurch die elastische Membran von der mit den Bohrungen versehenen Behälterwand weg nach außen hoch, wodurch die Einschnitte aufgeweitet werden und dann Entgasungsöffnungen bilden, die eine Entgasung bzw. einen Druckausgleich ermöglichen. Um dies zu ermöglichen, ist in demjenigen Ausführungsbeispiel, bei dem die Haube vorgesehen ist, die Haube mit mehreren Entgasungsbohrungen versehen. Die Haube kann an ihrer der Membran zugewandten Innenfläche mit einem Staubfilter aus Metall versehen sein, der die Entgasungsbohrungen der Haube vollständig überdeckt.
Aus der EP 1 970 258 A1 und der parallelen EP 2 292 473 A1 ist jeweils ein Lüftungsglied bekannt geworden, das für Gehäuse von Automobil-Komponenten, wie Lampen, Motor-Sensoren, Schalter, elektronische Antriebs-Kontrolleinheiten und Getriebe, aber auch für andere Gehäuse von elektrischen Einrichtungen außerhalb von Automobilen, wie Mobil-Kommunikationsgeräte, Kameras, elektrische Rasierapparate and elektrische Zahnbürsten oder dergleichen geeignet sein soll. Das zur Anbringung an dem Gehäuse vorgesehene Ventilglied umfasst einen rohrförmigen Stützkörper, der eine Durchgangsöffnung aufweist, die dazu bestimmt ist, einen Gasdurchlass zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre zu ermöglichen. In dem rohrförmigen Stützkörper ist an diesem eine gaspermeable und im Wesentlichen wasserdichte Schichten-Verbund-Membran derart befestigt, dass sie die Durchgangsöffnung verschließt. Mit Hilfe des Ventilglieds soll vermieden werden, dass Wassertropfen oder dergleichen auf die Schichten-Verbund-Membran gelangen können, so dass deren Gaspermeabilität zuverlässig selbst dann gewährleistet werden kann, wenn sich die Tropfen auf der Außenoberfläche des Gehäuses niederschlagen. Die gaspermeable Schichten-Verbund-Membran selbst ermöglicht eine Permeation eines Gases durch diese und verhindert das Eindringen von Fremdkörpern, wie Wassertropfen und Schmutz in den Behälter. Die gaspermeable Schichten-Verbund-Membran ist derart hergestellt, dass jeweils eine poröse Kunststoff-Membran auf die Oberseite und auf die Unterseite einer Verstärkungsschicht auflaminiert wird. Durch die zentrale Verstärkungsschicht hat die gaspermeable Schichten-Verbund-Membran eine erhöhte Steifigkeit. Bei der zentralen Verstärkungsschicht kann es sich beispielsweise um ein Gewebe, ein Faservlies, ein Gitter, ein Netz oder einen Schwamm oder dergleichen handeln. Diese Verstärkungsschicht ist aus Metall oder Kunststoff hergestellt. Die Dicke der Schichten-Verbund-Membran kann zwischen einem Mikrometer und fünf Millimeter betragen. Zur zusätzlichen Verstärkung der Schichten-Verbund-Membran, kann diese auf ihrer von dem Gehäuse-Innenraum nach außen weg weisenden Außenseite und/oder auf ihrer davon weg weisenden Innenseite mit einer separat hergestellten, weiteren Verstärkungsschicht versehen sein, um Defekte, wie eine Ablösung oder ein Brechen der Schichten-Verbund-Membran während der formgebenden Herstellung des Gehäuses zu vermeiden. Der Verbund der auch mit Haupt-Membran-Körper. bezeichneten Schichten-Verbund-Membran mit der separat hergestellten Verstärkungsschicht bildet insgesamt eine gaspermeable Membran aus. Die separat hergestellte Verstärkungsschicht kann ein Gitter aus Metall oder Kunststoff enthalten oder kann aus einem Gitter geformt sein.
Aus der WO 2009/089959 A1 ist eine in einem Deckel eines Tankdrucksensors integrierte Druckausgleichseinheit zur Belüftung des auch als Referenzdruckraum bezeichneten Innenraumes des Tankdrucksensors und zum Druckausgleich bekannt geworden. Die Druckausgleichseinheit besteht aus einem Gehäusedeckel mit einer integrierten domförmigen Erhebung mit einer Planfläche, auf welcher eine scheibenförmige, flächige, wasserabweisende, flüssigkeitsundurchlässige, jedoch gaspermeable Filtermembran zentrisch aufgeklebt ist. Die Filtermembran dient zum Schutz des Innenraums des Tankdrucksensors gegen flüssige Medien und Staub. In einem der Ausführungsbeispiele weist der Gehäusedeckel eine Vertiefung mit einem Boden auf. In dem Boden befindet sich eine Luftöffnung, die durch einen Steg geteilt ist. Die Filtermembran ist am Rand der Öffnung aufgeklebt und wird durch den Steg abgestützt. Auf ihrer anderen Seite ist die Filtermembran durch ein kappenförmiges Abdeckelement geschützt, das mit mehreren an ihrer Innenseite vorgesehenen, flächigen, ebenen Erhebungen direkt auf der Filtermembran aufliegt. Die flächigen Erhebungen sind durch sich geradlinig erstreckende Luftkanäle voneinander abgetrennt, wobei zwei parallele Luftkanäle sich in einer Längsrichtung parallel zueinander erstrecken, und wobei ein sich dazu senkrecht in einer Querrichtung erstreckender Luftkanal die Längskanäle kreuzt. Das kappenförmige Abdeckelement ist entlang seines Umfanges in die besagte Vertiefung unter Ausbildung einer luftdichten Verbindung eingeklebt. Aufgrund der derart hergestellten luftdichten Verbindung erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Referenzdruckraum des Tankdrucksensors und der Umgebung bzw. der Atmosphäre nur über die von der Filtermembran abgedeckte Öffnung zu dem Referenzdruckraum, und zwar von unten durch einen nach unten offenen Lufteinlasskanal, durch die gaspermeable Filtermembran hindurch in die Luftkanäle des Abdeckelements und von dort in zwei nicht von der Filtermembran abgedeckte Luftlöcher in dem besagten Boden des Gehäusedeckels hindurch in den Referenzdruckraum des Tankdrucksensors. Das Abdeckelement und der Gehäusedeckel sind im Wege des Kunststoffspritzgießverfahrens hergestellt. Die Filtermembran wird durch die geschlossene und luftdicht verbaute Abdeckung bzw. Kappe von oben gegenüber einer Last, zum Beispiel gegenüber dort auftreffendem Spritzwasser geschützt.
Eine Entgasungseinheit ist aus der DE 10 2011 080 325 A1 bekannt. Dort ist ein Trägerelement vorgesehen, das mit dem Batteriegehäuse verbindbar ist und das außenseitig eine semipermeable Membran trägt, die kraftschlüssig mit dem Trägerelement verbunden ist. Hierzu ist ein Klemmrahmen vorgesehen, der die für die kraftschlüssige Verbindung nötige Klemmkraft erzeugt. Zur Steifigkeitserhöhung des Trägerelements weist dieses an seiner eine Gasdurchgangsöffnung begrenzenden Innenmantelfläche eine Mehrzahl radial verlaufender Versteifungsstege und einen zentrischen Versteifungsring auf. Dort ist ferner ein Notentgasungsstachel vorgesehen, der die Membran bei einer gewissen Durchbiegung unter Innendruckeinwirkung punktieren und schließlich gezielt zum Einreißen bringen soll.
Ferner ist aus der US 5 538 807 A ein Batteriegehäuse bekannt, das eine in einen Gehäusedeckel integrierte (Not-)Entgasungs-/Belüftungsfunktion hat. Diese Entgasungs-/Belüftungsfunktion wird durch Zusammenwirkung einer fluidundurchlässigen und gasdurchlässigen Filterscheibe erreicht, die zwischen einem oberen und einem unteren Abdeckkörper festgelegt ist, wobei die Abdeckkörper jeweils Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen. Die Filterscheibe ist nun sowohl mit dem oberen als auch dem unteren Abdeckkörper vollflächig verklebt, während die oberen und unteren Abdeckkörper ihrerseits mit in den Innenumfang des Gehäusedeckels einragenden Bünden verklebt sind. Die Belüftung im Normalbetrieb wird durch o. g. Gaspermeabilität der Filterscheibe erreicht, während die Notentgasungsfunktion durch ein gezieltes Versagen der Klebestellen realisiert ist, was zu einem Abheben der Filterscheibe und dadurch Freigeben eines Notentgasungsquerschnitts führt.
Schließlich ist auch aus der US 5 486 429 A ein Batteriegehäuse mit einer Belüftungs-/Entgasungsvorrichtung bekannt. Dort weist das Batteriegehäuse selbst eine Belüftungsöffnung auf, die auf ihrer Gehäuseaußenseite von einer Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter Plateaus umrahmt ist. Das Gehäuse weist im Bereich der Belüftungsöffnung eine eingewölbte Kuppelform auf, über die eine semipermeable Membran gezogen ist, die von den Plateaus auf Abstand zu der Belüftungsöffnung gehalten wird. Die Membran ist ihrerseits von einer Abdeckkappe kraftschlüssig an dem Batteriegehäuse festgelegt, wobei zu einer Erhöhung der Haltekraft am Batteriegehäuse umlaufende Haltewülste und an der Kappe innenseitig hiermit korrespondierende Rinnen vorgesehen sind, zwischen denen die Membran verpresst ist.
Die vorstehend beschriebenen Konstruktionen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, welche ihren Einsatz für die dort beschriebenen Anwendungsfälle begrenzen. Außerdem beanspruchen diese Konstruktionen vergleichsweise viel Platz oberhalb der Außenfläche des jeweils zu entlüftenden Behälters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batterie-Gehäuse einer bzw. eines, insbesondere zum Einbau in Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, beispielsweise Elektroautos, vorgesehenen Batterie bzw. Akkumulators oder ein Batterie-Gehäuse zur Aufnahme einer bzw. eines, insbesondere zum Einbau in Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, beispielsweise Elektroautos, vorgesehenen Batterie bzw. Akkumulators, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie bzw. eines Lithium-Ionen-Akkumulators, zur Verfügung zu stellen, das den an diese Anwendungen gestellten Anforderungen in besonderem Maße gerecht wird und bei dem vermieden wird, dass die Membran durch einsatzbedingte Beanspruchungen aufgrund von Gas- und/oder Wasserdruck und/oder durch mechanische Einwirkung bei der Handhabung beschädigt bzw. plastisch deformiert wird und das bei besonders vorteilhaften Möglichkeiten für eine platzsparende Konstruktion eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung und/oder, insbesondere in einem Brandfall, einen sicheren Berührschutz gegen Hochspannung bietet.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Batterie-Gehäuse einer Batterie oder eines Akkumulators oder zur Aufnahme einer Batterie oder eines Akkumulators, das einen Gehäuse-Innenraum umschließendes Gehäuse mit einer Gehäuse-Öffnung aufweist, die mittels eines zur Entgasung und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes gegen Eindringen von Wasser, vorzugsweise auch anderen Flüssigkeiten, vorgesehenen Membran-Trägers in Form eines Gehäusedeckels abgedeckt ist, der im Wesentlichen wasserdicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, vorzugsweise auch luftdicht oder gasdicht, mit dem Gehäuse verbunden ist und der einen Träger-Körper aufweist, der an dem Gehäuse befestigt ist und der eine von dem Gehäuse-Innenraum weg weisende, mit der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre bzw. mit der Umgebung in Gasverbindung stehende Träger-Körper-Außenseite und eine zu dem Gehäuse-Innenraum hin weisende Träger-Körper-Innenseite und eine sich zwischen der Trägerkörper-Innenseite und der Träger-Körper-Außenseite durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich, aufweist, die auf der Träger-Körper-Innenseite von einem Membran-Abdeckteil einer eine Mindestbreite und/oder eine Mindestlänge oder einen Mindest-Außendurchmesser von gleich oder größer 20 mm aufspannenden und, in einer Dickenrichtung betrachtet, eine Membrandicke aufweisenden, im Wesentlichen wasserdichten, insbesondere einer Dichtheitsanforderung von wenigstens 100 bis 3000 mm Wassersäule (WS) genügenden, jedoch luftdurchlässigen, insbesondere gasdurchlässigen, vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehenden, insbesondere einschichtigen, vorzugsweise flachen, insbesondere folienförmigen und/oder scheibenförmigen, semipermeablen Membran vollständig überdeckt, vorzugsweise im Wesentlichen wasserdicht verschlossen ist, deren Membrandicke um mindestens das 20-fache, vorzugsweise um mindestens das 40-fache, insbesondere um mindestens das 100-fache, kleiner ist als die Mindestbreite und/oder die Mindestlänge oder der Mindest-Außendurchmesser der Membran, wobei zumindest der Membran-Abdeckteil der Membran, in der Dickenrichtung betrachtet, durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet ist, so dass dort zwar Gas, insbesondere Luft, aber im Wesentlichen kein Wasser durch die Membran hindurch gelangen kann, wobei die Membran an ihrem Membran-Abdeckteil eine der Gasdurchgangs-Öffnung des Träger-Körpers zugewandte Membran-Außenoberfläche einer Membran-Außenseite und eine davon weg zu dem Gehäuse-Innenraum hin weisende Membran-Innenoberfläche einer Membran-Innenseite aufweist, vorzugsweise wobei die Membran-Außenoberfläche und die Membran-Innenoberfläche im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere jeweils im Wesentlichen planeben, ausgebildet sind, und wobei der Träger-Körper mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper fest verbunden ist, der ein, vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall bestehendes, Membran-Stütz-Gitter enthält, das den Membran-Abdeckteil der Membran auf der Membran-Innenseite mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils der Membran gegen handhabungsbedingte Beschädigungen und gegen durch Einwirkung von äußerem Gas und/oder Wasserdruck bedingte plastische Deformationen vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstegen übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet, hintergreift, wobei zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen eine Vielzahl von Gitter-Öffnungen in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes oder für einen Druckausgleich ausgebildet sind, die von dem Membran-Abdeckteil überdeckt, vorzugsweise auch im Wesentlichen wasserdicht verschlossen, sind, wobei der Membran-Abdeckteil entweder unmittelbar an Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, nämlich dort abhebbar, anliegt oder in einem geringen Abstand zu den Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege derart angeordnet ist, dass der Membran-Abdeckteil der Membran im Wesentlichen elastisch, also im Wesentlichen frei von plastischen bzw. bleibenden Deformationen, an den Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, vorzugsweise dort wieder abhebbar, anlegbar ist, und wobei der Träger-Körper, die Membran, der Membran-Innen-Schutz-Körper und das Gehäuse zumindest derart miteinander im Wesentlichen wasserdicht, vorzugsweise auch luft- oder gasdicht, verbunden sind, dass im Wesentlichen kein Wasser, vorzugsweise auch keine Luft oder kein Gas, durch die Gehäuseöffnung in den Gehäuse-Innenraum gelangen kann.
Das erfindungsgemäße Batterie-Gehäuse dient zur Aufnahme einer oder mehrerer Batterien oder Akkumulatoren (Akkus), die beispielsweise als Zellen in dem Batteriegehäuse angeordnet sind. Besonders bevorzugt dient das Batterie-Gehäuse zur Aufnahme einer oder mehrerer Lithium-Ionen-Batterien. Eine Batterie oder ein Akku mit einem derartigen Batterie-Gehäuse kann insbesondere in Fahrzeugen zur Stromversorgung eingesetzt werden, besonders bevorzugt in Fahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb, der einen hohen elektrischen Energiebedarf hat. Das Batterie-Gehäuse weist mindestens eine Entgasungsöffnung auf, die unter anderem zur Ableitung von Gasen, die durch chemische Prozesse in den Batterien oder Akkus entstehen, nach außen in die Atmosphäre dienen. Gegebenenfalls können auch mehrere Entgasungsöffnungen vorhanden sein. Die bzw. die jeweilige Entgasungsöffnung ist mit den in dem Batterie-Gehäuse aufgenommenen Batterien oder Akkus strömungsverbunden und erstreckt sich bis zur Gehäuseaußenseite des Batterie-Gehäuses.
Erfindungsgemäß ist die Entgasungsöffnung von einer semipermeablen Membran abgedeckt, die gasdurchlässig, jedoch zumindest im Wesentlichen wasserdicht ist. Die Membran stellt sicher, dass die in den Batterien oder Akkus entstehenden Gase durch die Membran hindurch nach außen geführt und in die Atmosphäre abgeleitet werden. Zugleich wird ein Eindringen von Wasser von außen nach innen, was zu einer Funktionseinschränkung oder sogar zu einer Zerstörung führen könnte, zuverlässig verhindert. Damit eignet sich ein derartiges Batterie-Gehäuse auch für Anwendungsfälle, bei denen das Batterie-Gehäuse einer äußeren Wasserbeaufschlagung ausgesetzt ist, beispielsweise in Fahrzeugen. Die die Entlüftungsöffnung abdeckende semipermeable Membran verhindert einen Wasserzutritt von außen bis zu einem definierten Wasserdruck vollständig, insbesondere bis zu einem Wasserdruck im Bereich von 100 bis 3000 mm Wassersäule, also beispielsweise bei einem Wasserdruck von 250 mm Wassersäule.
Über die semipermeable Membran ist auch ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Batterie-Gehäuses bzw. zwischen dem Innenraum der Batterie oder des Akkus und der Umgebung gewährleistet. Die maximal zulässige Druckdifferenz zwischen dem Innendruck in dem Batterie-Gehäuse und dem Außen- bzw. Umgebungsdruck wird durch Luftaustausch begrenzt, der in beide Richtungen durch die Membran möglich ist.
Soweit mehrere Entgasungsöffnungen in dem Gehäuse vorgesehen sind, können diese entweder von einer gemeinsamen Membran abgedeckt sein oder kann jede Entgasungsöffnung von einer separaten Membran abgedeckt sein.
Für die semipermeable Membran können sämtliche Materialien eingesetzt sein, die eine Gasdurchlässigkeit zur Permanent-Belüftung und eine hinreichend hohe Wasserundurchlässigkeit aufweisen. Als bevorzugtes Material für die semipermeable Membran kann Polytetrafluorethylen (PTFE) eingesetzt sein. Die semipermeable Membran weist eine durchschnittliche Porengröße auf, die zwischen 0,01 Mikrometer und 20 Mikrometer liegen kann. Die Porosität liegt vorzugsweise bei ca. 50%; die mittlere Porengröße beträgt bevorzugt etwa 10 Mikrometer.
Die semipermeable Membran kann bevorzugt als folienartige bzw. folienförmige bzw. scheibenförmige, dünne Membran gestaltet sein. Die gaspermeable Membran weist eine für die Gaspermeation wirksame Membran-Oberfläche auf, die an ihrem Außenumfang bevorzugt eine viereckige oder rechteckige oder runde Außenkontur aufweisen kann. Es versteht sich jedoch, dass der Außenumfang der Membran auch anders gestaltet sein kann. Bei der Membran handelt es sich bevorzugt um eine dünne Flachmembran, deren für den Gasdurchtritt wirksame, voneinander weg weisenden Membran-Oberflächen im Wesentlichen parallel zu einander und vorzugsweise im Wesentlichen planeben ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass die Membran auch dreidimensional strukturiert gestaltet sein kann.
Zumindest der die Entlüftungsöffnung bzw. die Entlüftungsöffnungen abdeckende Membran-Abdeckteil der Membran, vorzugsweise die gesamte Membran, ist in ihrer Dickenrichtung betrachtet, durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet, so dass zwar ein Gas, insbesondere Luft, durch die Membran hindurch treten kann, jedoch im Wesentlichen kein Wasser.
Die Membrandicke der Membran ist sehr viel kleiner als ihre übrigen Außenabmessungen. Erfindungsgemäß spannt die Membran eine Mindestbreite und/oder eine Mindestlänge oder einen Mindest-Außendurchmesser von gleich oder größer 20 mm, vorzugsweise von gleich oder größer 30 mm, insbesondere von gleich oder größer 40 mm auf. Die Membrandicke ist erfindungsgemäß um mindestens das 20-fache, vorzugsweise um mindestens das 40-fache, insbesondere um mindestens das 100-fache, kleiner, als die Mindestbreite und/oder die Mindestlänge oder der Mindest-Außendurchmesser der Membran. Die Membrandicke beträgt erfindungsgemäß 1 Mikrometer bis 5 Millimeter, wobei die Membran zumindest über ihre dem Membran-Abdeckteil zugeordnete wirksame Membran-Abdeckfläche, insbesondere über ihre gesamte Membran-Oberfläche, eine im Wesentlichen konstante Membrandicke aufweisen kann. Die Membrandicke kann bevorzugt maximal 1 mm betragen.
Bei derart im Vergleich zu ihrer Membrandicke großflächigen bzw. großen Membranen besteht das Problem, dass die Membran sowohl bei der Handhabung als auch bei den am Einsatzort einwirkenden Gas- und/oder Wasserdrücken leicht beschädigt werden kann und bei einem erhöhten Druck, insbesondere bei erhöhtem Wasserdruck, plastisch deformiert würde oder gar brechen würde, wenn nicht geeignete Maßnahmen getroffen werden. Dazu ist erfindungsgemäß ein Membran-Innen-Schutz-Körper vorgesehen, der ein vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall bestehendes Membran-Stütz-Gitter enthält, das den Membran-Abdeckteil der Membran auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Membran-Innenseite mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils der Membran gegen handhabungsbedingte Beschädigungen und gegen durch Einwirkung von äußerem Gas- und/oder Wasserdruck bedingte plastische Deformationen vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstege übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet, hintergreift, wobei zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen eine Vielzahl von Gitter-Öffnungen in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes oder für einen Druckausgleich ausgebildet sind, die von dem Membran-Abdeckteil vollständig überdeckt, vorzugsweise auch im Wesentlichen wasserdicht verschlossen, sind, wobei der Membran-Abdeckteil entweder unmittelbar an Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, nämlich abhebbar anliegt oder in einem geringen Abstand zu den Stützsteg-Außenfächen der Membran-Stütz-Gitterstege derart angeordnet ist, dass der Membran-Abdeckteil der Membran im Wesentlichen elastisch, also im Wesentlichen frei von plastischen bzw. bleibenden Deformationen, an den Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, vorzugsweise dort wieder abhebbar, anlegbar ist. Dadurch kann auch gewährleistet werden, dass die wasserabweisende Wirkung der Membran bestehen und ein ausreichend großer Querschnitt wirksam bleibt, durch den das Gas bzw. die Luft zu der Membran-Innenseite strömen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Träger-Körper einen den Membran-Abdeckteil der Membran auf ihrer Membran-Außenseite übergreifenden und, in Richtung von dem Gehäuse-Innenraum weg nach außen, hintergreifenden Membran-Außen-Schutz-Körper aufweist, der einen oder mehrere Gas-Durchgänge zum Entgasen des Gehäuse-Innenraumes oder zum Druckausgleich aufweist, der bzw. die über die gasdurchlässige Membran in Gasverbindung mit den Gasdurchgangs–Durchbrechungen des Membran-Innen-Schutz-Körpers steht bzw. stehen. Dadurch kann bei vorteilhaften Gasdurchströmungsmöglichkeiten ein noch besserer Schutz gegen handhabungsbedingte Beschädigungen erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Träger-Körper eine ringförmige Innen-Anlagefläche zur Anlage der Membran-Außenoberfläche der Membran aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Träger-Körper sich über die Innen-Anlagefläche in Richtung des Gehäuse-Innenraums erstreckende Positionier-Erhebungen auf, zwischen denen die Membran, insbesondere während eines Verbindens des Membran-Innen-Schutz-Körpers mit dem Träger-Körper gegen seitliches Verschieben gesichert positioniert aufgenommen ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung und gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Träger-Körper und/oder der Membran-Innen-Schutz-Körper und/oder der Membran-Außen-Schutz-Körper im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff, bestehen und/oder dass die Membran aus Kunststoff, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht und/oder dass der Membran-Innen-Schutz-Körper und die Membran und/oder dass die Membran und der Trägerkörper und/oder dass der Membran-Innen-Schutz-Körper und der Trägerkörper, vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsgang, durch Kleben und/oder Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, miteinander verbunden sind. Dadurch lassen sich weiter verbesserte Möglichkeiten für eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung erreichen, wobei sowohl eine ausreichende Dichtheit als auch eine mechanisch feste Verbindung erreichbar ist. Der Membran-Innen-Schutz-Körper und die Membran und/oder die Membran und der Träger-Körper und/oder der Membran-Innen-Schutz-Körper und der Träger-Körper können mittels eines an dem Membran-Innen-Schutz-Körper oder dem Träger-Körper angebrachten oder als separates Bauteil ausgeführten Dichtelements, vorzugsweise in Zwei-Komponenten-Technik, miteinander, insbesondere wasserdicht, verbunden sein.
Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn der Membran-Innen-Schutz-Körper auf seiner der Membran zugewandten Außenseite eine ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende Membran-Befestigungs-Erhebung, insbesondere in Form eines dünnen Steges oder einer dünnen Leiste, aufweist, wobei die ringförmige Membran-Befestigungs-Erhebung vollumfänglich eine Durchbrechung des Membran-Innen-Schutz-Körpers ein- bzw. umschließt und seitlich begrenzt, die einen Innenquerschnitt aufspannt, der größer ist als ein aufsummierter Innendurchmesser einer Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen oder aller Gasdurchgangs-Durchbrechungen, und wobei in die besagte Durchbrechung eine Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen oder alle Gasdurchgangs-Durchbrechungen gemeinsam münden, und dass die Membran unter Ausbildung einer im Wesentlichen wasserdichten Verbindung mit der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung, vorzugsweise in einem Arbeitsschritt auch mit dem Träger-Körper, insbesondere mit dessen ringförmiger Innen-Anlagefläche, verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt ist. Dadurch kann eine weitere Verbesserung im Sinne der vorstehenden Vorteile erreicht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Membran-Innen-Schutz-Körper auf seiner der Membran zugewandten Außenseite mehrere Trägerkörper-Befestigungs-Erhebungen, vorzugsweise in Form von dünnen Stegen oder Leisten, aufweist, die, in einer Richtung von der besagten Durchbrechung seitlich weg und zu einem Außenrand des Membran-Innen-Schutz-Körpers hin betrachtet, in einem seitlichen Abstand zu der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung versetzt angeordnet sind, und wobei die Trägerkörper-Befestigungserhebungen mit einer korrespondierenden Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebung oder mit mehreren korrespondierenden Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen des Träger-Körpers, vorzugsweise welche zugleich die Positionier-Erhebungen ausbilden, verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sind, die sich über eine bzw. die ringförmige Innen-Anlagefläche des Träger-Körpers in Richtung des Gehäuse-Innenraums erstreckt bzw. erstrecken. Durch diese Maßnahmen kann abermals eine weitere Verbesserung im Sinne der vorstehenden Vorteile erreicht werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Träger-Körper den an seiner Träger-Körper-Innenseite angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper mit der dazwischen liegenden Membran frei trägt. Dies ermöglicht nicht nur eine einfache und kostengünstige Herstellung, sondern auch besonders platzsparende Einbauverhältnisse bzw. Einbaumöglichkeiten.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Gehäuse um ein Metall-Gehäuse und bei dem Membran-Innen-Schutz-Körper um einen Metall-Membran-Innen-Schutz-Körper handelt und dass der, vorzugsweise aus einem Metall-Blech oder einem Metalldraht-Geflecht bestehende, Membran-Innen-Schutz-Körper mit Hilfe eines Befestigungsmittels aus Metall oder mit Hilfe mehrerer Befestigungsmittel aus Metall, beispielsweise mittels Metallschrauben oder Metall-Nieten, an dem Metall-Gehäuse, vorzugsweise lösbar, befestigt ist. Durch eine derartige Konstruktion kann im Brandfall mit Sicherheit ein hinreichender Berührschutz gegen die Hochspannung in dem Gehäuse bzw. gegen die Hochspannung der in. dem Gehäuse angeordneten Batterie gewährleistet werden.
Dabei kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Träger-Körper aus Kunststoff besteht und eine Anzahl von, vorzugsweise durch Umspritzen mit Kunststoffschmelze in einem Arbeitsschritt oder durch heiß Einsenken in einem folgenden Arbeitsschritt, integrierten Metall-Hülsen, insbesondere Metall-Gewindehülsen, aufweist und dass das Metall-Gehäuse im Bereich seiner Gehäuse-Öffnung eine der Anzahl an Metall-Hülsen entsprechende Anzahl an Befestigungs-Durchgangs-Öffnungen für Befestigungsmittel aus Metall aufweist und dass der Membran-Innen-Schutz-Körper aus Metall mit Hilfe des jeweiligen, sich durch die jeweilige Befestigungs-Durchgangs-Öffnung erstreckenden Befestigungsmittels aus Metall und auch der Träger-Körper mit Hilfe des jeweiligen, sich entweder in die jeweilige Metall-Hülse erstreckenden und dort befestigten, oder sich durch die jeweilige Metall-Hülse hindurch erstreckenden und daran befestigten, Befestigungsmittels aus Metall, gemeinsam an dem Metall-Gehäuse befestigt sind. Dadurch können die vorstehenden Vorteile in Verbindung mit einer besonders einfachen und kostengünstigen Herstellung verwirklicht werden.
Bei dem Membran-Innen-Schutz-Körper kann es sich um ein dreidimensional strukturiertes Metall-Blech handeln, das mit einer sich zu der Membran-Innenseite hin erstreckenden Membran-Befestigungs-Erhebung bzw. -Einprägung versehen ist, mittels welcher der Membran-Abdeckteil der Membran mit seiner Membran-Außenfläche gegen eine bzw. die ringförmige Innen-Anlagefläche des Träger-Körpers gepresst ist, so dass die Membran zwischen dem Membran-Innen-Schutz-Körper und dem Träger-Körper eingespannt ist. Dies ermöglicht in besonders einfacher Art und Weise in Verbindung mit einer kostengünstigen Herstellbarkeit der verwendeten Bauteile eine hinreichende Abdichtung zumindest gegen ein Eindringen von Wasser von außen in den Innenraum des Gehäuses.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Membran-Befestigungs-Erhebung bzw. -Einprägung mit einer, vorzugsweise im Wesentlichen ebenen, Außen-Anlage-Fläche der dort ausgebildeten Membran-Stütz-Gitterstege gebildet ist, welche die Membran-Innenoberfläche des Membran-Abdeckteils im Wesentlichen oder vollständig überdeckt und welche an der Membran-Innenoberfläche der Membran angepresst ist. Dies ermöglicht bei günstigen Abdichtungsverhältnissen einen besonders guten Schutz der Membran gegen Beschädigungen und/oder Deformationen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung, in welcher das Gehäuse und/oder der Gehäusedeckel zumindest abschnittsweise metallisch ausgebildet sind, ist ein elektrisch leitfähiges, insbesondere metallisches oder mit einer metallischen Beschichtung versehenes Gehäuse-Öffnungs-Abdeck-Blech vorgesehen, welches die Gehäuse-Öffnung des Gehäuses bedeckt, und welches mit dem Gehäuse und/oder dem Gehäusedeckel galvanisch verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist. Die Abdeckung der Gehäuse-Öffnung mit einem elektrisch leitfähigen Gehäuse-Öffnungs-Abdeck-Blech, welches in galvanischer Verbindung mit dem metallischen Gehäuse oder zumindest einem metallischen Abschnitt des Gehäuses, insbesondere mit dem Gehäusedeckel, steht, ermöglicht eine signifikante Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit.
Gemäß einem ganz besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Träger-Körper einen Trägerkörper-Flansch aufweist, der sich in Richtung des Gehäuse-Innenraumes in die Gehäuse-Öffnung des eine Gehäuse-Außenfläche und eine sich dazu in einem einer Gehäuse-Wand-Dicke einer die Gehäuse-Öffnung begrenzenden Gehäuse-Wand entsprechenden Abstand angeordnete Gehäuse-Innenfläche aufweisenden Gehäuses hinein, bis unterhalb der Gehäuse-Außenfläche, vorzugsweise durch die Gehäuseöffnung hindurch bis unterhalb der an diese angrenzenden Gehäuse-Innenfläche, erstreckt, und wobei der Träger-Körper-Flansch eine bzw. die ringförmige Innen-Anlagefläche des Träger-Körpers aufweist, an der die Membran mit ihrer Membran-Außenfläche anliegt, wobei das die Membran übergreifende und die Membran, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet, hintergreifende Membran-Stütz-Gitter, vorzugsweise der gesamte Membran-Innen-Schutz-Körper, insbesondere die Membran, unterhalb der Gehäuse-Außenfläche, vorzugsweise unterhalb der Gehäuse-Innenfläche, angeordnet sind. Dadurch kann eine ganz besonders platzsparende Konstruktion erreicht werden, wodurch der im Anwendungs- bzw. Einsatzfall zur Verfügung stehende Einbauraum für das Batterie-Gehäuse optimal ausgenutzt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Membran-Trägers in Form eines Gehäusedeckels für ein Batterie-Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, mit einem Träger-Körper, einem Membran-Innen-Schutz-Körper und einer zwischen diesen Körpern vorgesehenen Membran,
2 eine perspektivische Darstellung des einen Membran-Außen-Schutz-Körper aufweisenden Träger-Körpers gemäß der 1, in einer Außenansicht,
3 eine perspektivische Darstellung des Träger-Körpers gemäß den 1 und 2, in einer Innenansicht,
4 eine perspektivische Darstellung des Membran-Innen-Schutz-Körpers gemäß der 1, in einer Außenansicht,
5 eine perspektivische Darstellung des Membran-Innen-Schutz-Körpers gemäß den 1 und 4, in einer Innenansicht,
6 eine perspektivische Darstellung des Membran-Trägers bzw. Gehäusedeckels des Batteriegehäuses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Einbauzustand, in welchem der Träger-Körper, der Membran-Innen-Schutz-Körper und die zwischen diesen Körpern liegende Membran fest miteinander verbunden sind, in einer Innenansicht,
7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Membran-Trägers, mit Darstellung einer ersten Verbindungsanordnung,
8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Membran-Trägers, mit Darstellung einer zweiten Verbindungsanordnung,
9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Membran-Trägers, mit Darstellung einer dritten Verbindungsanordnung,
10 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Membran-Trägers, mit Darstellung einer vierten Verbindungsanordnung,
11 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Membran-Trägers in Form eines Gehäusedeckels für ein Batterie-Gehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, mit einem. Träger-Körper, einem Membran-Innen-Schutz-Körper und einer zwischen diesen Körpern vorgesehenen Membran,
12 eine perspektivische Darstellung des einen Membran-Außen-Schutz-Körper aufweisenden Träger-Körpers gemäß der 11, in einer Außenansicht,
13 eine perspektivische Darstellung des Träger-Körpers gemäß der 11, in einer Innenansicht,
14 eine perspektivische Darstellung des Membran-Innen-Schutz-Körpers gemäß der 11, in einer Außenansicht,
15 eine perspektivische Darstellung des Membran-Innen-Schutz-Körpers gemäß den 11 und 14, in einer Innenansicht,
16 eine perspektivische Darstellung des Membran-Trägers bzw. Gehäusedeckels des Batteriegehäuses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Einbauzustand, in welchem der Träger-Körper, der Membran-Innen-Schutz-Körper und die zwischen diesen Körpern liegende Membran fest miteinander verbunden sind, in einer Innenansicht,
17 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Membran-Trägers entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit Darstellung einer Verbindungsanordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden zunächst diejenigen Merkmale, Elemente und Maßnahmen beschrieben, die den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen gemeinsam sind.
Das schematisch und nur ausschnittweise gezeigte Batterie-Gehäuse 20 umfasst ein Gehäuse 21 und einen Gehäuse-Deckel in Form eines Membran-Trägers 22.1, 22.2. Das Gehäuse umschließt einen Gehäuse-Innenraum 23 und hat wenigstens eine Gehäuse-Öffnung 24. Die Gehäuse-Öffnung 24 ist mit dem Gehäuse-Deckel in Form des Membran-Trägers 22.1, 22.2 wieder lösbar und im Wesentlichen wasserdicht, vorzugsweise auch zumindest luftdicht oder gasdicht, gegen Eindringen von Wasser von der Außenseite des Batterie-Gehäuses 20 her verschlossen.
Der Membran-Träger 22.1, 22.2 umfasst einen Träger-Körper 31.1, 31.2, der eine von dem Gehäuse-Innenraum 23 weg weisende, mit der das Gehäuse 21 umgebenden Atmosphäre bzw. mit der Umgebung in Gasverbindung stehende Träger-Körper-Außenseite 32.1, 32.2 und eine zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin weisende Träger-Körper-Innenseite 33.1, 33.2 aufweist. Zur lösbaren Befestigung des Träger-Körpers 31.1, 31.2 an einer die Gehäuse-Öffnung 24 begrenzenden und umschließenden Gehäusewand 29 des Gehäuses 20, ist der im Wesentlichen aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise durch Spritzgießen, hergestellte Träger-Körper 31.1, 31.2 mit Einlege-Hülsen 34.1, 34.2 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder Messing, versehen, die in einem Arbeitsgang bei der Herstellung des Träger-Körpers 31.1, 31.2 mit Kunststoffschmelze umspritzt wurden bzw. sind, oder die in einem nachfolgenden Arbeitsgang heiß eingesenkt wurden bzw. sind. Es sind vier Metall-Hülsen 34.1, 34.2 vorgesehen, die jeweils im Bereich einer Ecke eines seitlichen Außenrandes des Träger-Körpers 31.1, 31.2 angeordnet sind. Die Metall-Hülsen 34.1, 34.2 sind hier als Innen gewinde-Hülsen gestaltet, so dass, wie beispielhaft in der 17 gezeigt, in das jeweilige Innengewinde der jeweiligen Metall-Hülse 34.1, 34.2 eine mit einem Schraubenkopf 35.1 versehene Schraube 35 eingeschraubt werden kann. Entsprechend der Anordnung der vier Metall-Hülsen 34.1, 34.2 ist das Gehäuse 21 des Batterie-Gehäuses 20 im Bereich der Gehäuseöffnung 24 mit vier Befestigungs-Durchgangs-Öffnungen 30, beispielsweise Bohrungen, versehen, durch welche die besagten Schrauben 35 wieder lösbar hindurch gesteckt sind. Auf diese Weise ist der Träger-Körper 31.1, 31.2 mittels der Schrauben 35 wieder lösbar an dem Gehäuse 21 befestigt.
Der Träger-Körper 31.1, 31.2 hat eine sich zwischen der Träger-Körper-Innenseite 33.1, 33.2 und der Träger-Körper-Außenseite 32.1, 32.2 durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung 36.1, 36.2 zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich. Die Gasdurchgangs-Öffnung 36.1, 36.2 ist einerseits mit einer zu der Träger-Körper-Innenseite 33.1, 33.2 hin aus dem Träger-Körper 31.1, 31.2 ausmündenden zentralen Durchgangsöffnung 37.1, 37.2 versehen und ist andererseits zu der Träger-Körper-Außenseite 32.1, 32.2 hin mit mehreren seitlich und in Umfangsrichtung betrachtet beabstandet zueinander angeordneten Gas-Durchgängen 38.1, 38.2 eines hauben- bzw. hutförmig nach außen gewölbten Membran-Außen-Schutz-Körpers 40.1, 40.2 versehen. Der Membran-Außen-Schutz-Körper 40.1, 40.2 hat mehrere sich etwa axial erstreckende Stege 41.1, 41.2, welche die Gas-Durchgänge 38.1, 38.2 voneinander trennen.
Der Träger-Körper 31.1, 31.2 hat eine ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende und im Wesentlichen planebene Innen-Anlagefläche 42.1, 42.2 zur Anlage einer Membran-Außenoberfläche 43 einer gasdurchlässigen, jedoch im Wesentlichen wasserdichten Membran 45. An in seitlicher Richtung betrachtet Außenrändern der Innen-Anlagefläche 42.1, 42.2, von denen benachbarte Außenränder jeweils senkrecht zueinander ausgebildet sind, sind Positionier-Erhebungen 43.1, 43.2 vorgesehen, die sich über die Innen-Anlagefläche 42.1, 42.2 in Richtung des Gehäuse-Innenraums 23 erstrecken. Zwischen diesen Positionier-Erhebungen 43.1, 43.2 ist die Membran 45, insbesondere während eines Verbindens eines Membran-Innen-Schutzkörpers 51.1, 51.2 mit dem Träger-Körper 31.1, 31.2, gegen seitliches Verschieben gesichert positioniert aufgenommen.
Die semipermeable Membran 45 ist als scheibenförmige Flach-Membran ausgebildet. Sie ist in ihrer Dickenrichtung von zueinander parallelen und im Wesentlichen planebenen Membran-Flächen 46, 47 begrenzt, und zwar von einer zu dem Träger-Körper 31.1, 31.2 hin weisenden Membran-Außenfläche 46 einer Membran-Außenseite 48 und von einer davon weg weisenden, zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin weisenden Membran-Innenfläche 47 einer Membran-Innenseite 49. Die Membran 45 ist von einem viereckigen Außenumfang begrenzt, also viereckig gestaltet. Es versteht sich jedoch, dass die Membran 45 auch eine andere Form haben kann, also beispielsweise rund, insbesondere kreisrund ausgeführt sein kann und/oder dreidimensional strukturiert sein kann. Die Membran 45 hat eine Breite 57 und eine hier gleich große Länge 58, bzw. Kantenlängen 57, 58, die hier jeweils etwa 55 mm betragen. Die Membran-Innenfläche und die Membran-Außenfläche betragen also jeweils etwa 55 mm × 55 mm und mithin etwa 3.025 mm². Die Membran 45 weist eine im Wesentlichen konstante Membrandicke 59 auf, die beispielsweise 0,25 mm beträgt. Demgemäß ist bei diesem Beispiel die Membrandicke 59 um das etwa 220-fache kleiner als die Breite 57 bzw. Länge 58 der Membran 45. Die semipermeable Membran 45 ist in ihrer Dickenrichtung betrachtet durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet, so dass durch die Membran 45, in deren Dickenrichtung betrachtet bzw. senkrecht zu deren Membran-Innen- und Außenfläche 46, 47 betrachtet, zwar Gas, insbesondere Luft, aber im Wesentlichen kein Wasser hindurch dringen kann. Die semipermeable Membran 45 ist zumindest derart im Wesentlichen wasserdicht, dass sie einer Dichtheitsanforderung von wenigstens 100 bis 3000 mm Wassersäule (WS) genügt. Mit anderen Worten ist die gaspermeable Membran 45 bis zu einem Wasserdruck von wenigstens 100 mm Wassersäule, vorzugsweise von bis zum 3000 mm Wassersäule, gegen ein Durchdringen von Wasser wasserdicht. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die semipermeable Membran 45 beispielsweise bis zu einem Wasserdruck von 250 mm Wassersäule gegen ein Durchdringen von Wasser wasserdicht. Die semipermeable Membran 45 besteht. bevorzugt aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Membran 45 ist vorzugsweise einschichtig hergestellt bzw. gestaltet.
Die Membran 45 überdeckt im eingebauten Zustand mit einem Membran-Abdeckteil 50 auf Ihrer Membran-Außenseite 48 die zentrale Durchgangsöffnung 37.1, 37.2 der Gasdurchgangs-Öffnung 36.1, 36.2 des Träger-Körpers 31.1, 31.2. Sie liegt auf der Membran-Außenseite 48 mit ihrer Membran-Außenfläche 46 auf der ringförmigen Innen-Anlagefläche 42.1, 42.2 des Träger-Körpers 31.1, 31.2 an. Die semipermeable Membran 45 überdeckt die zentrale Durchgangsöffnung 37.1, 37.2 der Gasdurchgangs-Öffnung 38.1, 38.2 vollständig und verschließt diese im Wesentlichen wasserdicht, vorzugsweise jedoch luftdurchlässig, insbesondere gasdurchlässig.
Der Träger-Körper 31.1, 31.2 ist mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite 33.1, 33.2 angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1, 51.2 fest verbunden, der ein Membran-Stütz-Gitter 52.1, 52.2 enthält. Das Membran-Stütz-Gitter 52.1, 52.2 übergreift die Membran 45 auf der Membran-Innenseite 49 und hintergreift dabei, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin betrachtet, die Membran 45. Das Membran-Stütz-Gitter 52.1, 52.2 weist mehrere zur Abstützung des Membran-Abdeckteils 50 der Membran 45 bzw. der Membran 45 gegen handhabungsbedingte Beschädigungen und gegen durch Einwirkung von äußerem Gas und/oder Wasserdruck bedingte plastische Deformationen vorgesehene Membran-Stütz-Gitterstege 53.1, 53.2 auf. Zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen 53.1, 53.2 sind mehrere Gitter-Öffnungen 55.1, 55.2 in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes 23 oder für einen Druckausgleich ausgebildet. Die Gitter-Öffnungen 55.1, 55.2 sind von dem Membran-Abdeckteil 50 der Membran 45 überdeckt. Der Membran-Abdeckteil 50 bzw. die Membran 45 ist entweder unmittelbar an Stützsteg-Außenflächen 54.1, 54.2 der Membran-Stütz-Gitterstege 53.1, 53.2 abgestützt und liegt dort, vorzugsweise abhebbar, an oder ist der Membran-Abdeckteil 50 bzw. die Membran 45 in einem geringen Abstand zu den Stützsteg-Außenfächen 54.1, 54.2 der Membran-Stütz-Gitterstege 53.1, 53.2 derart angeordnet, dass der Membran-Abdeckteil 50 der Membran 45 im Wesentlichen elastisch, also im Wesentlichen frei von plastischen bzw. bleibenden Deformationen, an den Stützsteg-Außenflächen 54.1, 54.2 der Membran-Stütz-Gitterstege 53.1, 53.2 abgestützt, vorzugsweise dort wieder abhebbar, anlegbar ist.
Der Träger-Körper 31.1, 31.2, die semipermeable Membran 45, der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1, 51.2 und das Gehäuse 21 sind zumindest derart miteinander im Wesentlichen wasserdicht verbunden, dass im Wesentlichen kein Wasser durch die Gehäuseöffnung 34 in den Gehäuse-Innenraum 23 gelangen kann.
Nachdem in dem vorstehenden Teil der Figurenbeschreibung Merkmale beschrieben worden sind, welche den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele gemeinsam sind, wird nachfolgend auf die jeweiligen Besonderheiten und Unterschiede der gezeigten Ausführungsbeispiele eingegangen.
Bei dem in den 1 bis 10 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batterie-Gehäuses besteht dieses im Wesentlichen aus Kunststoffen, insbesondere aus thermoplastischen Kunststoffen. Einzig und allein die Befestigungs-Hülsen 34.1 bestehen aus Metall. Es versteht sich jedoch, dass auch die Befestigungs-Hülsen aus Kunststoff bestehen können. Auch können die Befestigungs-Hülsen ggf. weggelassen werden, so dass an deren Stelle nur Durchbrechungen bzw. Bohrungen in dem Träger-Körper vorgesehen sein können.
Der Träger-Körper 31.1 aus Kunststoff und der Membran-Außen-Schutz-Körper 40.1 aus Kunststoff sind miteinander einteilig verbunden. Bevorzugt ist der Träger-Körper 31.1 mit dem Membran-Außen-Schutz-Körper 40.1 in einem Arbeitsgang durch Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes hergestellt. Der das Membran-Stütz-Gitter 52.1 aufweisende Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 besteht ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt aus demselben thermoplastischen Kunststoff wie der Träger-Körper 31.1. Wie bereits vorstehend erwähnt, besteht die semipermeable Membran 45 aus Polytetrafluorethylen (PTFE), also ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff. Auf diese Weise können der Träger-Körper 31.1 und der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 sowie die zwischen diesen beiden Körpern angeordnete Membran 45 miteinander in einem Arbeitsgang durch Kleben und/oder Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen verbunden werden. In dem besagten ersten Ausführungsbeispiel sind zum einen der Träger-Körper 31.1 und der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 sowie zum anderen die semipermeable Membran 45 und der Träger-Körper 31.1 und/oder der Membran-Innenschutz-Körper 51.1 miteinander in einem Arbeitsgang durch Kleben und/oder Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, miteinander verbunden (6 bis 10).
Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung, aus den in den 1 bis 5 gezeigten Bauteilen, sind der Träger-Körper 31.1 und der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 und auch die zwischen diesen Körpern 31.1, 51.1 angeordnete semipermeable Membran 45 in einem Arbeitsgang durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Um dies einfach und kostengünstig sowie effektiv zu ermöglichen, sind die folgenden konstruktiven Maßnahmen vorgesehen: Wie in 4 ersichtlich, weist der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 auf seiner der Membran 45 zugewandten Außenseite 56.1 eine ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende Membran-Befestigungs-Erhebung 60 in Form eines dünnen Steges auf, der eine Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen 55.1, 62, 66 umrandet. Ferner weist der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 auf seiner der Membran 45 zugewandten Außenseite 56.1 vier Trägerkörper-Befestigungs-Erhebungen 63 in Form von dünnen Leisten auf. Die Leisten 63 sind jeweils, in einer Richtung von den besagten Durchbrechungen 55.1, 62, 66 seitlich nach außen weg zu einem seitlichen Außenrand des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.1 hin betrachtet bzw. von dem Zentrum des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.1 weg betrachtet, in einem seitlichen Abstand zu der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung 60 angeordnet. Diese auch als Trägerkörper-Befestigungs-Erhebungen bezeichneten Leisten 63 korrespondieren mit vier in den 1 und 3 gezeigten Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen 43.1 des Träger-Körpers 31.1, welche zugleich die Positionier-Erhebungen 43.1 zur Positionierung bzw. Zentrierung der Membran 45 ausbilden. Diese vier Erhebungen 43.1 erstrecken sich über die zur Anlage der Membran 45 mit ihrer Membran-Außenseite 49 vorgesehene, ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchlaufende Innen-Anlagefläche 42.1 des Träger-Körpers 31.1 in Richtung des Gehäuse-Innenraums 23.
Zur Verbindung der vorgenannten Bauteile wird die semipermeable Membran 45, auf der ringförmigen Innen-Anlagefläche 42.1 des Träger-Körpers 31.1 positioniert, indem sie in den von den Positionier-Erhebungen 43.1 umrandeten bzw. umgrenzten Membran-Einlegeraum 44.1 zentriert eingelegt wird. Anschließend wird der an seinem Außenumfang mit einem umlaufenden Positionier-Kragen 64 versehene Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 auf die Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen 43.1 des Träger-Körpers 31.1 aufgesetzt, wobei der Positionier-Kragen 64 die Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen 43.1 seitlich übergreift. Daran anschließend wird mittels geeigneter Ultraschall-Sonotroden in einem Arbeitsschritt sowohl der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 über seine ringförmige Membran-Befestigungs-Erhebung 60 mit der Membran 45, vorzugsweise zugleich auch die Membran 45 mit dem Träger-Körper 31.1 durch Ultraschallschweißen verschweißt, als auch der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 über seine auch als Trägerkörper-Befestigungs-Erhebungen bezeichneten Leisten 63 mit den zugeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen 43.1 des Träger-Körpers 31.1 durch Ultraschallschweißen verschweißt. Durch die ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende Membran-Befestigungs-Erhebung 60 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.1 wird bei dem Verschweißen mit der sowohl einerseits an dieser ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung 60 als auch andererseits an der Innen-Anlagefläche 42.1 des Träger-Körpers 31.1 anliegenden Membran 45 eine im Wesentlichen wasserdichte Verbindung in diesem Bereich erreicht, so dass dort durch die semipermeable Membran 45 bzw. durch deren Membran-Abdeckteil 50 im Wesentlichen kein Wasser hindurch dringen kann.
Wie in den 1 sowie 4 und 5 ersichtlich, weist der Membran-Innen-Schutz-Körper 55.1 eine Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen 62 auf, welche Gitter-Öffnungen 62 eines mit Gitterstegen 53.1, 67 gebildeten Membran-Stütz-Gitters 52.1 bilden. Die Gitter-Öffnungen 62 sind gemeinsam von einem ringförmigen Rahmen 65 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 55.1 umgrenzt, der eine Gasdurchgangs-Durchbrechung 66 aufspannt, die mit der Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen 62 gebildet ist. Auf der in 5 dargestellten zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin weisenden Innen-Seite 69.1 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 55.1 ist die von dem Rahmen 65 umgriffene Gasdurchgangs-Durchbrechung 66 von einer Vielzahl von Schutz-Stegen 67 durchzogen. Diese Schutz-Stege 67 bilden einen Berührschutz gegen die Hochspannung von in den Figuren nicht gezeigten Energie-Zellen in dem Gehäuse-Innenraum 23. Auf der in 4 dargestellten von dem Gehäuse-Innenraum 23 weg weisenden Außen-Seite 68.1 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 55.1 ist die von dem Rahmen 65 umgriffene Gasdurchgangs-Durchbrechung 66 durch zwei sich zentral kreuzende Membran-Stütz-Gitterstege 53.1 in vier Gasdurchgangs-Durchbrechungen 55.1 aufgeteilt, die auf diese Weise von vier Membran-Stütz-Gitterstegen 53.1 begrenzt sind. Diese weisen jeweils auf ihrer zu der Membran-Innenseite 49 der Membran 45 hin weisenden Außen-Seite 54.1 eine im Wesentlichen planebene Stützfläche 54.1 auf, an welcher die Membran 45 mit ihrem Membran-Abdeckteil 50 gegen plastische Deformationen bedingt durch einen gegebenenfalls auf der Membran-Außenseite 48 auf die Membran 45 einwirkenden Druck, insbesondere Wasserdruck, geschützt und wieder abhebbar abstützbar ist.
In den 7 bis 10 sind in schematischer Form vier Ausführungsbeispiele von unterschiedlichen Verbindungsanordnungen gezeigt, die beispielsweise dann, wenn der Träger-Körper 31.1, der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 und die Membran 45, wie beispielhaft in den 1 bis 6 gezeigt, aus Kunststoff bestehen, vorgesehen sein können.
Bei den in den 7 und 8 gezeigten Querschnitten sind in schematischer Form Fügebereiche 71.1, 71.2, 71.3, 71.4 eingezeichnet. Bei den Fügebereichen 71.1 und 71.3 kann es sich um Klebe- und/oder Schweißverbindungen, Schraub-, Niet- oder andersartige Verbindungen handeln. Bei den Fügebereichen 71.2 und 71.4 kann es sich um Klebe- und/oder Schweißverbindungen handeln. Die Fügeverbindung 71.2, 71.4 kann mittels eines Dichtelementes aus einem geeigneten Werkstoff mit einer ausreichenden Dichtwirkung hergestellt sein, welches direkt am Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 oder am Träger-Körper 31.1, beispielsweise in Zwei-Komponenten-Technik, angebracht sein kann, oder bei welchem es sich um ein separates Bauteil handeln kann.
In 7 sind die Fügebereiche 71.1, 71.2 derart vorgesehen, dass eine erste Fügeverbindung 71.1 zwischen dem Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 und dem Träger-Körper 31.1 und eine zweite Fügeverbindung 71.2 zwischen dem Membran-Innen-Schutzkörper 51.1 und der Membran 45 vorgesehen sind.
In 8 sind die Fügebereiche 71.3, 71.4. derart vorgesehen, dass erneut eine erste Fügeverbindung 71.3 zwischen dem Membran-Innen-Schutzkörper 51.1 und dem Träger-Körper 31.1, jedoch eine zweite Fügeverbindung 71.4 zwischen der Membran 45 und dem Träger-Körper 31.1 vorgesehen sind.
In 9 weist der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 seitlich beabstandet zueinander angeordnete Erhebungen 76, 77 in Form von Stegen bzw. Rippen auf, die sich in Richtung von dem Gehäuse-Innenraum 23 weg bzw. in Richtung zu dem Träger-Körper 31.1 hin erstrecken. Diese Erhebungen 76, 77 erleichtern eine Verbindung sowohl des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.1 mit dem Träger-Körper 31.1 als auch des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.1 mit der Membran 45 durch Anwendung eines Ultraschall-Schweißverfahrens.
In 10 weist der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 nur eine zur Verbindung mit dem Träger-Körper 31.1 vorgesehene Erhebung in Form 78 eines Steges bzw. einer Rippe auf, über welche der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.1 mit dem Träger-Körper 31.1 durch Ultraschallschweißen verbunden ist. Im Unterschied dazu ist die Membran 45 an dem Träger-Körper 31.1 durch Anwendung eines Pressverfahrens, vorzugsweise unter Anwendung von Wärmeenergie, insbesondere erhöhter Temperatur, oder unter Anwendung von Ultraschall mittels einer geeigneten Sonotrode, unter Ausbildung einer Verpressung 79 bzw. mit einer Verpressung 79 angeformt.
Bei dem in den 11 bis 17 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batterie-Gehäuses 20 besteht sowohl das Gehäuse 21 als auch der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, wobei der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 mit Hilfe eines Metall-Befestigungsmittels, beispielsweise mittels Metall-Schrauben 35, an dem Metall-Gehäuse 21 lösbar befestigt ist. Zu diesem Zwecke kann der, vorzugsweise aus Kunststoff bestehende, Träger-Körper 31.2 mit Gewinden bzw. Gewinde-Hülsen 34.2 aus Metall versehen sein, in welche die durch zugehörige Durchbrechungen 30 bzw. Bohrungen in der Gehäusewand 29 des Metall-Gehäuses 21 und auch durch zugehörige Durchbrechungen 81 bzw. Bohrungen des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 aus Metall durchgesteckte Metall-Schrauben 35 eingeschraubt sind, deren Schraubenkopf 35.1 an der Innenwand der besagten Gehäusewand 29 aus Metall anliegt, wenn die genannten Bauteile mit der jeweiligen Schraube 35 verschraubt und gegeneinander verspannt sind.
Wie in den 11 sowie 14 und 15 ersichtlich, handelt es sich bei dem Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 aus Metall um ein dreidimensional strukturiertes Metall-Blech 82, das mit einer Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen 55.2 versehen ist. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform als Metall-Blech kann der metallische Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 auch aus einem Metalldraht-Geflecht bestehen. Die beispielsweise im Wesentlichen als Langlöcher gestalteten Gasdurchgangs-Durchbrechungen 55.2 sind durch Gitterstege 53.2 eines Metall-Gitters 83, 52.2 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 voneinander abgetrennt. Der Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 ist mit einer sich zu der Membran-Innenseite 49 hin erstreckenden, ringförmig begrenzten, Membran-Befestigungs-Erhebung 84 bzw. -Einprägung versehen, mittels welcher der Membran-Abdeckteil 50 der Membran 45 mit seiner Membran-Außenfläche 46 gegen die ringförmige Innen-Anlagefläche 42.2 des Träger-Körpers 31.2 gepresst ist, so dass die Membran 45 zwischen dem Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 und dem Träger-Körper 31.2 eingespannt ist. Die Membran-Befestigungs-Erhebung 84 bzw. -Einprägung ist mit einer, vorzugsweise im Wesentlichen ebenen, Außen-Anlage-Fläche 54.2 der dort ausgebildeten Membran-Stütz-Gitterstege 53.2 gebildet, welche an der Membran-Innenoberfläche 47 der Membran 45 angepresst sind. Ähnlich, wie in 17 gezeigt, ist der aus Metall bestehende Membran-Innen-Schutz-Körper 51.2 bei dem in den 11 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispiel mit seitlich der Gasdurchgangs-Durchbrechungen 55.2 bzw. seitlich des Metall-Gitters 83 vorgesehenen Durchgangslöchern 81 bzw. Bohrungen versehen und mit Hilfe von durch diese und durch Durchgangslöcher bzw. Bohrungen in der der Gehäuse-Öffnung 24 benachbarten Gehäusewand 29 des Metall-Gehäuses 21 gesteckten Schrauben 35 über die Metall-Gewindehülsen 34.2 des Träger-Körpers 31.2 wieder lösbar verschraubt. Der Träger-Körper 31.2 weist auf seiner sich zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin weisenden Innenseite 33.2 beiderseits der zentralen Gasdurchgangs-Öffnung 37.2 eine Anzahl an Fixier-Noppen 85 auf, die zur zumindest vorübergehenden Fixierung und Positionierung des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 mit der zwischen diesem und dem Träger-Körper 31.2 eingelegten Membran 45 an dem Träger-Körper 31.2 dienen, bevor die daraus gebildete Einheit, also der Membran-Träger bzw. Gehäusedeckel 22.2, an dem Metall-Gehäuse 21 befestigt wird bzw. ist. Zu diesem Zwecke weist das Metall-Blech 82 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 an mit der Position der Fixier-Noppen 85 korrespondierenden Stellen Durchgangslöcher 86 bzw. Bohrungen auf, die ein Ein- oder Durchstecken der Fixier-Noppen 85 ermöglichen, so dass das Metall-Blech 82 des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 auf die Fixier-Noppen 85 aufsteckbar ist. Im aufgesteckten Zustand können die aus den besagten Durchgangslöchern 86 bzw. Bohrungen in Richtung des Gehäuse-Innenraumes 23 vorzugsweise heraus ragenden Enden der Fixier-Noppen 85 durch Anwendung von Ultraschallnieten, Umformen, mechanischem Druck und/oder von Wärmeenergie, insbesondere erhöhter Temperatur, zu die Durchgangslöcher 86 bzw. Bohrungen auf ihrer Innenseite hintergreifenden Noppen-Köpfen 87 vernietet, verformt oder verpresst werden (16), wodurch eine zumindest vorübergehende, vorzugsweise unlösbare, bzw. nicht ohne Zerstörung lösbare Fixierung des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51.2 mit der Membran 45 an dem Träger-Körper 31.2 erreicht werden kann.
In 17 ist ersichtlich, dass der dort gezeigte Träger-Körper 31.2 einen Träger-Körper-Flansch 88.2 aufweist, der sich in Richtung des Gehäuse-Innenraumes 23 in die Gehäuse-Öffnung 24 des eine Gehäuse-Außenfläche 26 und eine sich dazu in einem einer Gehäuse-Wand-Dicke einer die Gehäuse-Öffnung 24 begrenzenden Gehäuse-Wand 29 entsprechenden Abstand angeordnete Gehäuse-Innenfläche 28 aufweisenden Metall-Gehäuses 21 hinein, durch die Gehäuse-Öffnung 24 hindurch, bis unterhalb der an diese angrenzenden Gehäuse-Innenfläche 28 erstreckt. Der Träger-Körper-Flansch 88.2 weist die ringförmige Innen-Anlagefläche 42.2 des Träger-Körpers 31.2 auf, an der die semipermeable Membran 45 mit ihrer Membran-Außenfläche 46 anliegt. Das die Membran 45 übergreifende und in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin betrachtet hintergreifende Membran-Stütz-Gitter 52.2 und auch die Membran 45 sind unterhalb der Gehäuse-Innenfläche 28, also nach innen in den Gehäuse-Innenraum 23 hinein versetzt, angeordnet.

Claims

Batterie-Gehäuse einer Batterie oder eines Akkumulators oder zur Aufnahme einer Batterie oder eines Akkumulators, das ein einen Gehäuse-Innenraum (23) umschließendes Gehäuse (21) mit einer Gehäuse-Öffnung (24) aufweist, die mittels eines zur Entgasung oder zum Druckausgleich und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes (23) gegen Eindringen von Wasser vorgesehenen Membran-Trägers (22.1, 22.2) in Form eines Gehäusedeckels abgedeckt ist, der im Wesentlichen wasserdicht mit dem Gehäuse (21) verbunden ist und der einen Träger-Körper (31.1, 31.2) aufweist, der an dem Gehäuse (21) befestigt ist und der eine von dem Gehäuse-Innenraum (23) weg weisende, mit der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre bzw. mit der Umgebung in Gasverbindung stehende Träger-Körper-Außenseite (32.1, 32.2) und eine zu dem Gehäuse-Innenraum (23) hin weisende Träger-Körper-Innenseite (33.1, 33.2) und eine sich zwischen der Träger-Körper-Innenseite (33.1, 33.2) und der Träger-Körper-Außenseite (32.1, 32.2) durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung (36.1, 36.2) zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, die auf der Träger-Körper-Innenseite (33.1, 33.2) von einem Membran-Abdeckteil (50) einer eine Mindestbreite und/oder eine Mindestlänge oder einen Mindest-Außendurchmesser von gleich oder größer 20 mm aufspannenden und, in einer Dickenrichtung betrachtet, eine Membrandicke (59) aufweisenden semipermeablen Membran (45) vollständig überdeckt ist, deren Membrandicke (59) in einem Bereich von 1 μm bis 5 mm liegt und um mindestens das 20-fache kleiner ist als die Mindestbreite und/oder die Mindestlänge oder der Mindest-Außendurchmesser der Membran, wobei zumindest der Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45), in der Dickenrichtung betrachtet, durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet ist, so dass dort zwar Gas, insbesondere Luft, aber im Wesentlichen kein Wasser durch die Membran (45) hindurch gelangen kann, wobei die Membran (45) an ihrem Membran-Abdeckteil (50) eine der Gasdurchgangs-Öffnung (36.1, 36.2) des Träger-Körpers (31.1, 31.2) zugewandte Membran-Außenoberfläche (46) einer Membran-Außenseite (48) und eine davon weg zu dem Gehäuse-Innenraum (23) hin weisende Membran-Innenoberfläche (47) einer Membran-Innenseite (49) aufweist, und wobei der Träger-Körper (31.1, 31.2) mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite (33.1, 33.2) angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1, 51.2) fest verbunden ist, der ein Membran-Stütz-Gitter (52.1, 52.2) enthält, das den Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45) auf der Membran-Innenseite (49) mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils der Membran gegen handhabungsbedingte Beschädigungen und gegen durch Einwirkung von äußerem Gas und/oder Wasserdruck bedingte plastische Deformationen vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstegen (53.1, 53.2) übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum (23) hin betrachtet, hintergreift, wobei zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen (53.1, 53.2) eine Vielzahl von Gitter-Öffnungen (55.1, 55.2) in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes (23) oder für einen Druckausgleich ausgebildet sind, die von dem Membran-Abdeckteil (50) überdeckt sind, wobei der Membran-Abdeckteil (50) entweder unmittelbar an Stützsteg-Außenflächen (54.1, 54.2) der Membran-Stütz-Gitterstege (53.1, 53.2) abhebbar abgestützt anliegt oder in einem geringen Abstand zu den Stützsteg-Außenflächen (54.1, 54.2) der Membran-Stütz-Gitterstege (53.1, 53.2) derart angeordnet ist, dass der Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45) im Wesentlichen oder ausschließlich elastisch an den Stützsteg-Außenflächen (54.1, 54.2) der Membran-Stütz-Gitterstege (53.1, 53.2) abgestützt anlegbar ist, und wobei der Träger-Körper (31.1, 31.2), die Membran (45), der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1, 51.2) und das Gehäuse (21) zumindest derart miteinander im Wesentlichen wasserdicht verbunden sind, dass im Wesentlichen kein Wasser durch die Gehäuseöffnung (24) in den Gehäuse-Innenraum (23) gelangen kann.
Batterie-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1, 31.2) eine ringförmige Innen-Anlagefläche (42.1, 42.2) zur Anlage der Membran-Außenoberfläche (46) der Membran (45) aufweist.
Batterie-Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1, 31.2) sich über die Innen-Anlagefläche (42.1, 42.2) in Richtung des Gehäuse-Innenraums (23) erstreckende Positionier-Erhebungen (43.1, 43.2) aufweist, zwischen denen die Membran (45), insbesondere während eines Verbindens des Membran-Innen-Schutz-Körpers (51.1, 51.2) mit dem Träger-Körper (31.1, 31.2), gegen seitliches Verschieben gesichert positioniert aufgenommen ist.
Batterie-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1, 31.2) und/oder der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff, bestehen und/oder dass die Membran (45) aus Kunststoff, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht und/oder dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) und die Membran (45) und/oder dass die Membran (45) und der Träger-Körper (31.1) und/oder dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) und der Träger-Körper (31.1), vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsgang, durch Kleben und/oder Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, miteinander verbunden sind.
Batterie-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1, 31.2) und/oder der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff, bestehen und/oder dass die Membran (45) aus Kunststoff, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht und dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) und die Membran (45) und/oder dass die Membran (45) und der Träger-Körper (31.1) und/oder dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) und der Träger-Körper (31.1) mittels eines an dem Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) oder dem Träger-Körper (31.1) angebrachten oder als separates Bauteil ausgeführten Dichtelements, vorzugsweise in Zwei-Komponenten-Technik, miteinander, insbesondere wasserdicht, verbunden sind.
Batterie-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) auf seiner der Membran (45) zugewandten Außenseite (56.1) eine ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende Membran-Befestigungs-Erhebung (60), insbesondere in Form eines dünnen Steges oder einer dünnen Leiste, aufweist, wobei die ringförmige Membran-Befestigungs-Erhebung (60) vollumfänglich eine Durchbrechung (66) des Membran-Innen-Schutz-Körpers (51.1) ein- bzw. umschließt und seitlich begrenzt, die einen Innenquerschnitt aufspannt, der größer ist als ein aufsummierter Innendurchmesser einer Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen (55.1, 62) oder aller Gasdurchgangs-Durchbrechungen (55.1, 62), und wobei in die besagte Durchbrechung (66) eine Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen (55.1, 62) oder alle Gasdurchgangs-Durchbrechungen (55.1, 62) gemeinsam münden, und dass die Membran (45) unter Ausbildung einer im Wesentlichen wasserdichten Verbindung, mit der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung (60), vorzugsweise in einem Arbeitsschritt auch mit dem Träger-Körper (31.1), insbesondere mit dessen ringförmiger Innen-Anlagefläche (42.1), verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt ist.
Batterie-Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) auf seiner der Membran (45) zugewandten Außenseite (56.1) mehrere Träger-Körper-Befestigungs-Erhebungen (63), insbesondere in Form von dünnen Stegen oder Leisten, aufweist, die, in einer Richtung von der besagten Durchbrechung (66) seitlich weg und zu einem Außenrand des Membran-Innen-Schutz-Körpers (51.1) hin betrachtet, in einem seitlichen Abstand zu der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung (60) versetzt angeordnet sind, und wobei die Träger-Körper-Befestigungserhebungen (63) mit einer korrespondierenden Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebung (43.1) oder mit mehreren korrespondierenden Membran-Innen-Schutz-Körper-Befestigungs-Erhebungen (43.1) des Träger-Körpers (31.1), vorzugsweise welche zugleich die Positionier-Erhebungen (43.1) ausbilden, verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sind, die sich über die ringförmige Innen-Anlagefläche (42.1) des Träger-Körpers (31.1) in Richtung des Gehäuse-Innenraums (23) erstreckt.
Batterie-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1) den an seiner Träger-Körper-Innenseite (33.1) angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper (51.1) mit der dazwischen liegenden Membran (45) frei trägt.
Batterie-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gehäuse (21) um ein Metall-Gehäuse und bei dem Membran-Innen-Schutz-Körper (51.2) um einen Metall-Membran-Innen-Schutz-Körper handelt und dass der, vorzugsweise aus einem Metall-Blech (82) oder einem Metalldraht-Geflecht bestehende, Membran-Innen-Schutz-Körper (51.2) mit Hilfe eines Befestigungsmittels (35) aus Metall oder mit Hilfe mehrerer Befestigungsmittel aus Metall, beispielsweise mittels Metallschrauben (35) oder mittels Metall-Nieten, an dem Metall-Gehäuse (21), vorzugsweise lösbar, befestigt ist.
Batterie-Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.2) aus Kunststoff gefertigt ist und eine Anzahl von, vorzugsweise durch Umspritzen mit Kunststoffschmelze in einem Arbeitsschritt oder durch heiß Einsenken in einem folgenden Arbeitsschritt, integrierten Metall-Hülsen, insbesondere Metall-Gewindehülsen (34.2), aufweist und dass das Metall-Gehäuse (21) im Bereich seiner Gehäuse-Öffnung (24) eine der Anzahl an Metall-Hülsen (34.2) entsprechende Anzahl an Befestigungs-Durchgangs-Öffnungen (30) für Befestigungsmittel (35) aus Metall aufweist und dass der Membran-Innen-Schutz-Körper (51.2) aus Metall mit Hilfe des jeweiligen, sich durch die jeweilige Befestigungs-Durchgangs-Öffnung (30) erstreckenden Befestigungsmittels (35) aus Metall und auch der Träger-Körper (31.2) mit Hilfe des jeweiligen, sich entweder in die jeweilige Metall-Hülse (34.2) erstreckenden und dort befestigten, oder sich durch die jeweilige Metall-Hülse hindurch erstreckenden und daran befestigten, Befestigungsmittels (35) aus Metall, gemeinsam an dem Metall-Gehäuse (21) befestigt sind.
Batterie-Gehäuse nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Membran-Innen-Schutz-Körper (51.2) um ein dreidimensional strukturiertes Metall-Blech (82) handelt, das mit einer sich zu der Membran-Innenseite (49) hin erstreckenden Membran-Befestigungs-Erhebung (84) bzw. -Einprägung versehen ist, mittels welcher der Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45) mit seiner Membran-Außenfläche (46) gegen eine bzw. die ringförmige Innen-Anlagefläche (42.2) des Träger-Körpers (31.2) gepresst ist.
Batterie-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) und/oder der Gehäusedeckel zumindest abschnittsweise metallisch ist bzw. sind, und dass ein elektrisch leitfähiges, insbesondere metallisches oder mit einer metallischen Beschichtung versehenes Gehäuse-Öffnungs-Abdeck-Blech vorgesehen ist, welches die Gehäuse-Öffnung (24) des Gehäuses (21) bedeckt, und welches mit dem Gehäuse (21) und/oder dem Gehäusedeckel galvanisch verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist.
Batterie-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger-Körper (31.1, 31.2) einen Träger-Körper-Flansch (88.1, 88.2) aufweist, der sich in Richtung des Gehäuse-Innenraumes (23) in die Gehäuse-Öffnung (24) des eine Gehäuse-Außenfläche (26) und eine sich dazu in einem einer Gehäuse-Wand-Dicke einer die Gehäuse-Öffnung (24) begrenzenden Gehäuse-Wand (29) entsprechenden Abstand angeordnete Gehäuse-Innenfläche (28) aufweisenden Gehäuses (21) hinein, bis unterhalb der Gehäuse-Außenfläche (26), vorzugsweise durch die Gehäuseöffnung (24) hindurch bis unterhalb der an diese angrenzenden Gehäuse-Innenfläche (28), erstreckt, und wobei der Träger-Körper-Flansch (88.1, 88.2) die ringförmige Innen-Anlagefläche (42.1, 42.2) des Träger-Körpers (31.1, 31.2) aufweist, an der die Membran (45) mit ihrer Membran-Außenfläche (46) anliegt, wobei das die Membran (45) übergreifende und die Membran, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum (23) hin betrachtet, hintergreifende Membran-Stütz-Gitter (52.1, 52.2), vorzugsweise der gesamte Membran-Innen-Schutz-Körper, insbesondere die Membran (45), unterhalb der Gehäuse-Außenfläche (26), vorzugsweise unterhalb der Gehäuse-Innenfläche (28), angeordnet sind.