DE102013200283A1

DE102013200283A1 - Energiespeicheranordnung und Verfahren zur Herstellung der Energiespeicheranordnung

Info

Publication number: DE102013200283A1
Application number: DE201310200283
Authority: DE
Inventors: Michael Gless
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung (1), vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem behälterförmigen Grundkörper (3) und einem den Grundkörper (3) verschließenden Deckel (4), zumindest eine im Gehäuse (2) angeordnete Speicherzelle (6), und eine Dichtung aus einem Extrusionsprofil (11) zwischen dem Grundkörper (3) und dem Deckel (4) zur Abdichtung des Gehäuses (2).

Description

Stand der Technik
Energiespeicheranordnungen, im Allgemeinen auch als Batterien bezeichnet, werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen für den alleinigen oder unterstützenden Antrieb verwendet. Die Energiespeicheranordnungen weisen ein Gehäuse auf, in dem Speicherzellen angeordnet sind. Die Speicherzellen umfassen elektrochemische Elemente. Diese reagieren empfindlich auf äußere Einflüsse, wie beispielsweise Luft, Feuchtigkeit, mechanische oder thermische Einwirkungen. Ebenso muss die Umwelt vor eventuellen Gefahren durch die Speicherzellen geschützt werden. Deshalb müssen die Gehäuse der Energiespeicheranordnungen elektrisch isoliert sein und über die gesamte Lebensdauer dicht bleiben. Zum Abdichten der Gehäuse werden üblicherweise Kunststoffdichtungen eingesetzt. Diese Kunststoffdichtungen werden entweder als Spritzgussteile hergestellt oder aus Halbzeugen geschnitten. Die Herstellung über einen Spritzgussprozess bedarf sehr teurer Werkzeuge, die für jede Gehäuseform separat hergestellt werden müssen. Bei dem Schneiden der Dichtungen aus Halbzeugen entsteht sehr viel Abschnitt und zudem sind keine leistungsfähigen Profil-Querschnitte möglich.
Offenbarung der Erfindung
In der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird für die Dichtung des Gehäuses ein Extrusionsprofil verwendet. Für die Herstellung des Extrusionsprofils bedarf es nur eines einfachen Werkzeugs, das für die Herstellung von Extrusionsprofilen für unterschiedlichste Gehäuseformen verwendet werden kann. Dabei wird insbesondere ein "unendlicher" Strang des Extrusionsprofils hergestellt und auf die gewünschte Länge abgelenkt. Somit reduzieren sich die Kosten für die Werkzeugvielfalt. Des Weiteren ist durch die Verwendung des Extrusionsprofils annähernd jeder Querschnitt für die Dichtung möglich. Das Extrusionsprofil kann sehr flexibel verlegt werden, so dass auch ein dreidimensionaler Verlauf der Dichtung möglich ist. Selbst Hinterschnitte im Querschnitt des Profils, die beispielsweise zur Fixierung der Dichtung an Flanschen genutzt werden können, sind möglich. All diese Vorteile werden erreicht durch eine Energiespeicheranordnung, umfassend ein Gehäuse. Das Gehäuse weist einen behälterförmigen Grundkörper und einen den Grundkörper verschließenden Deckel auf. In dem Gehäuse ist zumindest eine Speicherzelle angeordnet. Die Dichtung besteht aus einem Extrusionsprofil, das zwischen dem Grundkörper und dem Deckel zur Abdichtung des Gehäuses eingesetzt ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Enden des Extrusionsprofils miteinander verbunden werden. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass für die gesamte Dichtung lediglich ein Extrusionsprofil verwendet wird, das zu einem Ring geformt wird. Alternativ dazu ist es möglich, mehrere Extrusionsprofile aneinander zu reihen, wobei dann jeweils die Enden der Extrusionsprofile miteinander verbunden werden.
Zur Verbindung der Enden des einen Extrusionsprofils oder der mehreren Extrusionsprofile ist bevorzugt ein Verkleben oder ein Verschweißen vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ zum Verkleben oder Verschweißen können die Enden des Extrusionsprofils gespleißt werden. Die einfachste Form des Spleißens ist ein schräges Abschneiden der Enden, so dass eine möglichst große Oberfläche für das Verkleben oder Verschweißen zur Verfügung steht. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Enden des Extrusionsprofils überlappend angeordnet sind.
Um eine möglichst weiche Dichtung zu erzeugen, die auch große Spalttoleranzen ausgleichen kann, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Extrusionsprofil ein Hohlkammerprofil ist. Solch ein Hohlkammerprofil ist durch den Extrusionsprozess relativ kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt weisen der Grundkörper und der Deckel jeweils gegenüberliegende Flansche auf. Zwischen die beiden Flansche ist das Extrusionsprofil eingelegt. Des Weiteren dienen die Flansche zur Verbindung des Deckels mit dem Grundkörper. Hierzu sind vorzugsweise Ausnehmungen, insbesondere Löcher, in den Flanschen vorgesehen. Durch diese Ausnehmungen werden Verbindungselemente, vorzugsweise Schrauben, gesteckt, um den Deckel auf dem Grundkörper zu fixieren. Das Extrusionsprofil verläuft bevorzugt entweder innen oder außen an den Ausnehmungen vorbei. Dadurch ist es nicht notwendig, dass das Extrusionsprofil selbst eine Ausnehmung aufweist.
Alternativ dazu ist es auch möglich, in dem Extrusionsprofil Löcher auszubilden, durch die die Verbindungselemente gesteckt werden können. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, als Verbindungselemente Klammern zu verwenden, die außerhalb des Dichtungsquerschnitts an den Flanschen ansetzen.
Durch die Verwendung des Extrusionsprofils kann der Dichtspalt zwischen dem Grundkörper und dem Deckel in mehreren Ebenen, d.h. dreidimensional, verlaufen. Das Extrusionsprofil kann ohne weiteres in den Dichtspalt, der in mehreren Ebenen verläuft, gelegt werden.
In dem Gehäuse befindet sich bevorzugt eine Vielzahl an Speicherzellen, die untereinander elektrisch leitend verbunden sind. Zur Ansteuerung, beispielsweise für den Entlade- und Aufladevorgang, ist in dem Gehäuse bevorzugt eine Steuereinrichtung angeordnet. Des Weiteren sind an dem Gehäuse ein Stromanschluss und/oder ein Kühlwasseranschluss ausgebildet. Der Stromanschluss und/oder der Kühlwasseranschluss durchbrechen dabei den Grundkörper oder den Deckel.
Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung der Energiespeicheranordnung mit den folgenden Schritten: (i) Bereitstellen eines Extrusionsprofils, und (ii) Einlegen des Extrusionsprofils als eine Dichtung zwischen den Grundkörper und den Deckel, wobei der Grundkörper und der Deckel das Gehäuse zur Aufnahme zumindest einer Speicherzelle bilden.
Die Unteransprüche der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung sowie die im Rahmen der Energiespeicheranordnung vorgestellten Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 ein schematisch vereinfachtes Detail der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein weiteres, schematisch vereinfachtes Detail der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und
4 ein Gehäuse der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeicheranordnung 1 anhand der 1 bis 3 beschrieben. 4 zeigt ein Gehäuse 2 der Energiespeicheranordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.
Gemäß 1 umfasst die Energiespeicheranordnung 1 das Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 ist zusammengesetzt aus einem Grundkörper 3 und einem den Grundkörper 3 verschließenden Deckel 4. Zwischen dem Grundkörper 3 und dem Deckel 4 ist ein Dichtspalt 5 definiert.
In 1 ist der Deckel 4 teilweise aufgebrochen dargestellt, so dass der innere Aufbau der Energiespeicheranordnung 1 zu sehen ist. In dem Gehäuse 2 befindet sich eine Vielzahl an Speicherzellen 6. Die Speicherzellen 6 sind untereinander elektrisch leitend verbunden. Zum Ansteuern der Speicherzellen 6 ist ein Steuergerät 7 in dem Gehäuse 2 angeordnet. An dem Gehäuse 2 ist ein Kühlwasseranschluss 8 ausgebildet. Des Weiteren befindet sich am Gehäuse 2 ein Stromanschluss 9.
2 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch einen Teil der Energiespeicheranordnung 1. Zu sehen ist, dass am Deckel 4 und am Grundkörper 3 jeweils ein Flansch 10 ausgebildet ist. Zwischen diesen beiden Flanschen 10 ist der Dichtspalt 5 definiert. Deshalb befindet sich zwischen den beiden Flanschen 10 ein Extrusionsprofil 11, als Dichtung.
Das Extrusionsprofil 11 ist durch einen Extrusionsprozess hergestellt. Zur Herstellung der Dichtung wird das Extrusionsprofil auf die gewünschte Länge abgeschnitten und in den Dichtspalt 5 eingelegt. Die Dichtung kann dabei aus mehreren aneinander gesetzten Extrusionsprofilen oder aus einem einzigen Extrusionsprofil bestehen. Die zumindest zwei Enden des Extrusionsprofils sind miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt.
Wie 2 zeigt, weist das Extrusionsprofil 11 im Querschnitt betrachtet einen ersten Abschnitt 12 und einen zweiten Abschnitt 13 auf. Der erste Abschnitt 12 befindet sich zwischen den beiden Flanschen 10 und dient in erster Linie zur Abdichtung. Der zweite Abschnitt 13 ist gegenüber dem ersten Abschnitt 12 abgewinkelt. Dadurch kann der zweite Abschnitt 13 zur Positionierung des Extrusionsprofils 11 an dem unteren Flansch 10 genutzt werden.
3 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf einen der Flansche 10 mit dem aufgelegten Extrusionsprofil 11. Im Flansch 10 ist eine Ausnehmung 14 ausgebildet. Durch diese Ausnehmung 14 kann, beispielsweise mittels einer Schraube, der Deckel 4 mit dem Grundkörper 3 verschraubt werden. Die Dichtung, bestehend aus dem Extrusionsprofil 11, kann sehr flexibel entlang der Flansche verlegt werden. Deshalb ist es möglich, wie in 3 gezeigt, das Extrusionsprofil 11 an nur einer Seite der Ausnehmung 14 vorbeizuführen. Es ist nicht notwendig, in dem Extrusionsprofil 11 ein eigenes Loch vorzusehen. Das Extrusionsprofil 11 verläuft bevorzugt innerhalb der Ausnehmung 14, um eine ausreichende Dichtigkeit zu gewährleisten.
4 zeigt die Ausbildung des Gehäuses 2 für die Energiespeicheranordnung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie 4 zu entnehmen ist, verlaufen hier die Flansche 10 und somit auch der Dichtspalt 5, in mehreren Ebenen. Entsprechend muss auch das Extrusionsprofil 11 dem dreidimensionalen Dichtspalt 5 folgen. Dies ist bei Verwendung eines Extrusionsprofils 11 ohne Weiteres möglich.
Für die Herstellung des Extrusionsprofils 11 bedarf es lediglich eines einfachen Werkzeugs. Mit diesem einen Werkzeug können Extrusionsprofile 11 für unterschiedlichste Gehäuseausgestaltungen hergestellt werden.

Claims

Energiespeicheranordnung (1), vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, umfassend – ein Gehäuse (2) mit einem behälterförmigen Grundkörper (3) und einem den Grundkörper (3) verschließenden Deckel (4), – zumindest eine im Gehäuse (2) angeordnete Speicherzelle (6), und – eine Dichtung aus einem Extrusionsprofil (11) zwischen dem Grundkörper (3) und dem Deckel (4) zur Abdichtung des Gehäuses (2).
Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Extrusionsprofils (11) miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, sind.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Extrusionsprofils (11) gespleißt sind.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Extrusionsprofils (11) überlappen.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionsprofil (11) ein Hohlkammerprofil ist.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) und der Deckel (4) jeweils gegenüberliegende Flansche (10) aufweisen, wobei in den Flanschen (10) Ausnehmungen (14) zum Einsetzen eines Verbindungselementes, vorzugsweise einer Schraube, ausgebildet sind, und wobei das Extrusionsprofil (11) lediglich Innen oder Außen an den Ausnehmungen (14) vorbei geführt ist.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionsprofil (11) in mehreren Ebenen zwischen dem Grundkörper (3) und dem Deckel (4) verläuft.
Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) ein Stromanschluss (9) und/oder ein Kühlwasseranschluss (8) ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicheranordnung, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Extrusionsprofils (11), und – Einlegen des Extrusionsprofils (11) als eine Dichtung zwischen einen behälterförmigen Grundkörper (3) und einen den Grundkörper (3) verschließenden Deckel (4), – wobei der Grundkörper (3) und der Deckel (4) ein Gehäuse (2) zur Aufnahme zumindest einer Speicherzelle (6) bilden.