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Die Erfindung betrifft eine Dichtigkeitsprüfvorrichtung für Hochvoltspeicher, insbesondere Kraftfahrzeughochvoltspeicher, mit
- – einer Luftdruckeinheit zur Erzeugung und Messung eines Prüfdrucks und
- – einer mit der Luftdruckeinheit über eine Luftdruckleitung verbundenen Kopplungseinheit zur luftdruckdichten Verbindung der Luftdruckeinheit mit einer Be-/Entlüftungsöffnung des Hochvoltspeichers.
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Kraftfahrzeughochvoltspeicher der eingangs genannten Art werden bei den zunehmend am Markt erhältlichen, elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen zur Speicherung der Antriebsenergie genutzt. Im Automobilbereich werden dabei als Hochvoltspeicher üblicherweise solche elektrischen Speicher bezeichnet, die Spannungen im Bereich von 60 bis 1.000 V bereit stellen können.
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Der steigende Einsatz von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen macht es erforderlich, den Umfang der durch die Kraftfahrzeugwerkstätten durchführbaren Arbeiten zu erweitern. Insbesondere muss gewährleistet werden, dass der Hochvoltspeicher im Werkstattbetrieb geprüft und falls erforderlich Instand gesetzt werden kann.
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Nach einer Reparatur des Hochvoltspeichers, die mit einer Öffnung des Gehäuses des Hochvoltspeichers einhergeht, bspw. um einzelne defekte Zellen auszutauschen, ist es vor einem erneuten Einbau in das Kraftfahrzeug erforderlich, eine Dichtigkeitsprüfung des verschlossenen Gehäuses des Hochvoltspeichers durchzuführen. Hierzu stehen jedoch keine geeigneten Prüfvorrichtungen bereit, die eine einfache und zuverlässige sowie störungsfreie Prüfung im Werkstattbetrieb ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtigkeitsprüfvorrichtung für Hochvoltspeicher, insbesondere Kraftfahrzeughochvoltspeicher bereitzustellen, welche eine einfache und zuverlässige Dichtigkeitsprüfung, insbesondere instandgesetzter Hochvoltspeicher ermöglicht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Dichtigkeitsprüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Dichtigkeitsprüfvorrichtung ist, dass die Kopplungseinheit eine Anschlusseinheit zur lagestabilen Anordnung der Kopplungseinheit an der Be-/Entlüftungsöffnung des Hochvoltspeichers aufweist, so dass die Luftdruckeinheit der Dichtigkeitsprüfvorrichtung druckdicht mit dem Innenraum des Hochvoltspeichers verbunden werden kann. Unter einer lagestabilen Anordnung wird dabei im Rahmen der Erfindung eine Anordnung der Kopplungseinheit an der Be-/Entlüftungsöffnung verstanden, bei der – insbesondere nach einer Verlagerung eines Glockenkörpers aus einer Freigabelage in eine Dichtlage – gewährleistet ist, dass die Kopplungseinheit im Prüfbetrieb ortsfest an der Be-/Entlüftungsöffnung festgelegt ist. Insbesondere wird unter eine lagestabilen Anordnung eine solche Positionierung der Kopplungseinheit an der Be-/Entlüftungsöffnung verstanden, bei der zwischen der Kopplungseinheit und dem zu prüfenden Hochvoltspeicher ein Formschluss hergestellt wird. Eine entsprechende Anordnung wird dabei über die Anschlusseinheit der Kopplungseinheit hergestellt, welche an die Be-/Entlüftungsöffnung angepasst ist.
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Nach einer Positionierung der Kopplungseinheit an der Be-/Entlüftungsöffnung über die Anschlusseinheit kann über eine Verlagerung des Glockenkörpers aus der Freigabelage in die Dichtlage eine luftdruckdichte Verbindung zwischen der Luftdruckeinheit und dem Innenraum des Hochvoltspeichers hergestellt werden. Unter einer druckdichten bzw. luftdruckdichten Verbindung wird dabei im Rahmen der Erfindung eine solche Anordnung verstanden, die bis 1.000 mbar druckstabil ist. Der Glockenkörper liegt dabei in der Dichtlage druckdicht an der Be-/ und Entlüftungsöffnung an, so dass über die Luftdruckeinheit innerhalb des Hochvoltspeichers ein definierter Prüfdruck (Überdruck oder Unterdruck) eingestellt werden kann. In der Dichtlage sichert der Glockenkörper ferner über seinen Anpressdruck an den Hochvoltspeicher die Position der Kopplungseinheit in ergänzender Weise, so dass zuverlässig eine Dichtigkeitsprüfung vorgenommen werden kann. Hierzu wird ein definierter Prüfdruck innerhalb des Hochvoltspeichers aufgebaut und anschließend über einen vorgegebenen Zeitraum geprüft, ob es zu einer einen Toleranzbereich überschreitenden Druckveränderung kommt, welche ein Indiz für eine Undichtigkeit des Hochvoltspeichers darstellen würde. Im Falle eines vorzugsweise angelegten Überdrucks würde eine Druckreduzierung eine Undichtigkeit anzeigen.
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Nach erfolgter Prüfung kann die Kopplungseinheit in einfacher Weise durch Verlagerung des Glockenkörpers aus der Dichtlage in die Freigabelage und anschließende Entfernung der Anschlusseinheit von der Be-/Entlüftungsöffnung entfernt werden.
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Die erfindungsgemäße Dichtigkeitsprüfvorrichtung erlaubt eine einfache und fehlerfreie Dichtigkeitsprüfung des Hochvoltspeichers, wobei hierzu eine bereits am Hochvoltspeicher vorhandene Be-/Entlüftungsöffnung, welche auch als ”venting vent” bezeichnet wird, genutzt werden kann. Insofern kann durch die erfindungsgemäße Dichtigkeitsprüfvorrichtung im Werkstattbetrieb eine zuverlässige Dichtigkeitsprüfung eines instandgesetzten Hochvoltspeichers durchgeführt werden.
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Eine für die Dichtigkeitsprüfung erforderliche druckdichte und sichere Positionierung des Glockenkörpers in der Dichtlage an einer Be-/Entlüftungsöffnung kann grundsätzlich in beliebiger Weise erreicht werden. Bspw. kann der Glockenkörper über ein selbsthemmendes Gewinde aus der Freigabelage in die Dichtlage verstellt werden, so dass die Selbsthemmung die druckdichte Anordnung gewährleistet. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass sich der Glockenkörper in der Dichtlage an einem mit der Anschlusseinheit verbundenen Träger abstützt. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung wird über eine bestehende, vorzugsweise formschlüssige Verbindung der Anschlusseinheit mit dem Hochvoltspeicher im Bereich der Be- und Entlüftungsöffnung eine sichere Abstützung und damit Dichtigkeit des Glockenkörpers in der Dichtlage erreicht. Der Glockenkörper ist an dem Träger abgestützt, welcher wiederum mit der mit dem Hochvoltspeicher verbundenen Anschlusseinheit starr verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann die Kopplungseinheit besonders einfach ausgestaltet sein. Es ist lediglich erforderlich, die an dem Hochvoltspeicher abgestützte Anschlusseinheit mit einem Träger zu verbinden, an welchem sich wiederum der Glockenkörper in der Dichtlage abstützt, um eine druckdichte Anordnung zu erreichen.
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Eine Verstellung des Glockenkörpers zwischen der Freigabelage und der Dichtlage kann grundsätzlich in beliebiger Weise realisiert werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Glockenkörper über ein Hebelgetriebe zwischen der Freigabelage und der Dichtlage verstellbar ist, wobei das Hebelgetriebe in der Dichtlage bevorzugt in einer Übertotpunktlage angeordnet ist. Ein Hebelgetriebe erlaubt eine einfache Bedienung des Glockenkörpers, wobei darüber hinaus über ein Übersetzungsverhältnis des Hebelgetriebes ein zuverlässiger Anpressdruck des Glockenkörpers an der Be-/Entlüftungsöffnung, bzw. dem Hochvoltspeicher in der Dichtlage erreicht werden kann, so dass eine zuverlässige Dichtigkeitsprüfung durchgeführt werden kann. Die Verbindung des Glockenkörpers mit dem Hochvoltkörper ist dabei in der Dichtlage derart, dass während die Druckprüfung und den dabei angelegten Unterdrucken oder Überdrucken von bis zu 500 mbar keine Undichtigkeit besteht, welche zu einer fehlerhaften Störungsanzeige führen würde. Zur Lagesicherung des Glockenkörpers in der Dichtlage ist das Hebelgetriebe dabei besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass es in der Dichtlage in einer Obertotpunktlage angeordnet ist, welche eine druckbedingte Verstellung des Glockenkörpers in Richtung auf die Freigabelage blockiert.
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Das Hebelgetriebe kann grundsätzlich an beliebiger Stelle der Kopplungseinheit angeordnet werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Hebelgetriebe an dem Träger angeordnet ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt eine besonders kompakte Bauweise der Kopplungseinheit und erlaubt zugleich eine zuverlässige Übertragung der durch das Anpressen des Glockenkörpers in der Dichtlage auftretenden Kräfte über die Anschlusseinheit auf den Glockenkörpers.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass das Hebelgetriebe zur linearen Verstellung eines mit dem Glockenkörper verbundenen Führungsbolzens ausgebildet ist, wobei der Führungsbolzen besonders vorteilhafter Weise an einer Öffnung des Trägers geführt ist, so dass eine zuverlässige und störungsfreie Verstellung gegeben ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass an dem Glockenkörper ein mit einem Glockenkörperinnenraum verbundenes Druckbegrenzungsventil, insbesondere Überdruckventil angeordnet ist. Die Verwendung eines Druckbegrenzungsventils, insbesondere Überdruckventils, welches im Prüfbetrieb in Druckverbindung mit dem Innenraum des Hochvoltspeichers befindlich ist, erlaubtes, auf eine exakte Kontrolle, insbesondere Druckbegrenzung des Prüfdrucks an der Luftdruckeinheit zu verzichten. Ggf. zu niedrige oder zu hohe Prüfdrucke, welche unter Umständen zu einer Beschädigung des Hochvoltspeichers führen könnten, werden durch das Druckbegrenzungsventil, im Falle eines Überdrucks durch das Überdruckventil besonders wirksam vermieden. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet, wobei insbesondere Beschädigungen des Hochvoltspeichers durch Unter- oder Überdrucke verhindert werden.
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Die Ausgestaltung der Anschlusseinheit zur Verbindung der Kopplungseinheit mit dem Hochvoltspeicher im Bereich der Be-/Entlüftungsöffnung kann grundsätzlich in beliebiger Weise, vorzugsweise entsprechend der Ausgestaltung des Hochvoltspeichers in Bereich der Be-/Entlüftungsöffnung bzw. der Be-/Entlüftungsöffnung selbst ausgestaltet sein. So kann die Anschlusseinheit bspw. zum Aufschrauben der Kopplungseinheit ausgebildet sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschlusseinheit jedoch als U-förmiger Bügelkörper zum Aufschieben auf einen Rahmen der Be-/Entlüftungsöffnung ausgebildet. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt eine besonders einfache Montage und Demontage der Kopplungseinheit über den U-förmigen Bügelkörper. Ein die Schenkel des U-förmigen Bügelkörpers verbindendes Mittelteil dient dabei als Anschlagelement, welches eine exakte Positionierung des Glockenkörpers gegenüber der Be-/Entlüftungsöffnung anzeigt. In dieser Position ist der Glockenkörper aus der Freigabelage in die Dichtlage bewegbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Dichtigkeitsprüfvorrichtung;
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2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Kopplungseinheit;
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3 eine perspektivische Ansicht der Kopplungseinheit von 2;
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4 eine zweite Ausführungsform einer Kopplungseinheit in einer perspektivischen Darstellung und
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5 eine weitere perspektivische Darstellung der Kopplungseinheit von 4.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform einer Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1, welche in einem Gehäuseunterteil 2 eines kofferartigen Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuseunterteil 2 ist mittels eines gelenkig mit diesem verbundenen Gehäusedeckel 3 verschließbar.
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Die Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 weist zur Spannungsversorgung einen Spannungsversorgungsanschluss 4 auf, so dass diese nach der Spannungsversorgung überein Bedienfeld 5 gesteuert werden kann. Zur Erzeugung eines Prüfdrucks ist innerhalb der Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 eine hier nicht dargestellte Luftdruckeinheit angeordnet, welche über hier ebenfalls nicht dargestellte Druckluftleitungen mit zwei innerhalb des Gehäuseunterteils 2 gelagerten und aus diesem entnehmbaren Kopplungseinheiten 8a, 8b verbindbar ist.
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Über die Kopplungseinheiten 8a, 8b kann die Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 druckdicht mit einer Be-/Entlüftungsöffnung eines zu prüfenden, hier nicht dargestellten Hochdruckspeichers verbunden werden, so dass über die Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 innerhalb des Hochvoltspeichers ein Prüfdruck (Über- oder Unterdruck) erzeugt werden kann. Nach Erzeugung des Prüfdrucks wird über einen vorgegebenen Zeitraum der Druck kontrolliert, wobei eine einen Toleranzwert überschreitende Druckveränderung eine Undichtigkeit des Hochvoltspeichers anzeigt.
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Zum druckdichten Anschluss der Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 dienen die in den 2 bis 5 dargestellten Kopplungseinheiten 8a, 8b, welche unterschiedlich ausgestaltete, an die unterschiedlich ausgestalteten Be-/Entlüftungsöffnungen verschiedener Hochvoltspeicher angepasste Glockenkörper 10a, 10b aufweisen.
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Die in 2 und 3 dargestellte Kupplungseinheit 8a weist eine durch einen U-förmigen Bügelkörper 17 gebildete Anschlusseinheit 9 zur lagestabilen Verbindung der Kopplungseinheit 8a an einer Be-/Entlüftungsöffnung auf. Die Be-/Entlüftungsöffnung weist hierzu einen Rahmen auf, auf die der Bügelkörper 17 aufgeschoben werden kann. Das die Schenkel des U-förmigen Bügelkörpers 17 verbindende Mittelteil dient dabei als Anschlagelement und legt damit eine lagerichtige Positionierung der Kopplungseinheit 8a gegenüber der Be-/Entlüftungsöffnung fest. In dieser Position kann der Glockenkörper 10a aus einer hier nicht dargestellten Freigabelage in die in 2 und 3 dargestellte Dichtlage bewegt werden, in der eine einen Innenraum 14a des Glockenkörpers 10a umgebende Dichtung 23a die Be-/Entlüftungsöffnung abdichtend umgreift.
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Zur Verstellung des Glockenkörpers 10a zwischen der Freigabelage und der Dichtlage dient dabei ein Hebegetriebe 12. Dieses weist einen Bedienhebel 19 auf, welcher über Gelenkstifte 29 mit einem Verbindungshebel 20 verbunden ist, der seinerseits wiederum über einen Schraubbolzen 21 mit einem mit dem Glockenkörper 10a verbundenen Führungsbolzen 16 verbunden ist. Eine Verschwenkung des Bedienhebels 19 um die durch die Gelenkstifte 29 gebildete Achse bewirkt eine Verlagerung des Glockenkörpers 10a in Längsachsenrichtung des Führungsbolzens 16, wobei der Verbindungshebel 20 in der in 2 und 3 dargestellten Dichtlage in einer Übertotpunktlagerung angeordnet ist, welche eine Verlagerung des Glockenkörpers 10a in Richtung auf die Freigabelage blockiert.
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Das Hebelgetriebe 12 ist an einem Träger 11 angeordnet, welcher über seitlich angeordnete Stege 22 mit dem Bügelkörper 17 verbunden ist. Über den Träger 11 stütz sich somit der Glockenkörper 10a in der Dichtlage an dem an dem Gehäuse des Hochvoltspeichers angeordneten Bügelkörper 17 ab, so dass eine sichere, druckdichte Anpressung des Glockenkörpers 10a gewährleistet ist. Die Verbindung der Stege 22 mit dem Träger 11 erfolgt über Befestigungsschrauben 24 und die Verbindung des Bügelkörpers 17 mit den Stegen 22 über geeignete Schrauben 25.
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Zur Druckbeaufschlagung einer an einer Be-/Entlüftungsöffnungseinheit angeordneten Kopplungseinheit 8a, 8b weist der Glockenkörper 10a einen Anschlussstutzen 18 für eine Druckluftleitung auf, wobei der Anschlussstutzen 18 mit dem Innenraum 14a des Glockenkörpers 10a verbunden ist. Die druckdichte Verbindung des Glockenkörpers 10a in der Dichtlage erlaubt somit eine Druckbeaufschlagung des Hochvoltspeichers mit dem durch die Dichtigkeitsprüfvorrichtung 1 eingestellten Prüfdruck. Zur Druckbegrenzung dient ein ebenfalls mit dem Innenraum 14a verbundenes Druckbegrenzungsventil, vorzugsweise ein Überdruckventil 28, bei einem bevorzugt erhöhten Prüfdruck, welches außenseitig an den Glockenkörper 10a über Schrauben 28 mit diesem verbunden ist. Eine Öffnung 26a dient zur Verbindung des Anschlussstutzens 18 mit dem Glockenkörperinnenraum 14a, und eine Öffnung 27a dient zur Verbindung des Überdruckventils 15 mit dem Glockenkörperinnenraum 14a.
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Bei dem in 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Kopplungseinheit 8b unterscheidet sich der Glockenkörper 10b von dem in den 2 und 3 dargestellten Glockenkörper 10a durch eine ringförmige Kontaktfläche mit einer entsprechend ausgebildeten ringförmigen Dichtung 23b. Der Glockenkörperinnenraum 14b ist wiederum mit dem Überdruckventil 15 sowie dem Anschlussstutzen 18 über zugehörige Öffnungen 26b, 27b mit dem Innenrum 14b verbunden.
