DE102015109871B4

DE102015109871B4 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE102015109871B4
Application number: DE102015109871.7A
Authority: DE
Inventors: Jobst H. KERSPE; Michael Fischer; Holger Bastian
Original assignee: Koenig Metall & Co KG GmbH; Konig Metall & Co KG GmbH
Current assignee: Koenig Metall & Co Kg De GmbH; Teb Dr Kerspe De GmbH
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2035-06-20
Also published as: DE102015109871A1; DE202015009556U1

Abstract

Batteriesystem, umfassend ein Batteriegehäuse (1) zur Aufnahme eines oder mehrerer miteinander verschalteter Batteriemodule und eine Steckeranordnung mit einem Steckerteil (10) und einer Steckeraufnahme (11), wobei die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) doppelwandig mit einer Innen- und einer davon beabstandeten Außenwand (13 und 14) ausgebildet ist, wobei die Steckeraufnahme (11) der Steckeranordnung derart in die Gehäusewandung integriert ist, dass die zur Aufnahme des Steckerteils (10) geeignete Steckerbuchse (15) der Steckeraufnahme (11) gegenüber der Außenwand (14) des Batteriegehäuses (1) zurückspringend, also innenliegend, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse (15) der Steckeraufnahme (11) und ein sich batterieseitig an die Steckerbuchse (15) anschließendes Kabel (3), vorzugsweise ein HochvoltKabel, in einer Durchführung (2) durch die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) jeweils konzentrisch angeordnet sind, die mittels eines dünnwandigen Rohres oder eines dünnwandigen Wellbalges (2c) realisiert ist und diese Durchführung (2) durch die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) an deren jeweiligen stirnseitigen Öffnungen von je einem Flansch, einem Innen- und einem Außenflansch (2a und 2b), umgriffen ist, wobei von der Fahrzeugseite (21) des Batteriegehäuses (1) eine die Durchführung (2) über deren gesamte Länge inwändig auskleidende Steckhülse (4) in die Durchführung (2) einschiebbar ist, die elektro- und wärmetechnisch isolierend ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, umfassend ein Batteriegehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer miteinander verschalteter Batteriemodule und eine Steckeranordnung mit einem Steckerteil und einer Steckeraufnahme, wobei die Gehäusewandung des Batteriegehäuses doppelwandig mit einer Innen-und einer davon beabstandeten Außenwand ausgebildet ist, wobei die Steckeraufnahme der Steckeranordnung derart in die Gehäusewandung integriert ist, dass die zur Aufnahme des Steckerteils geeignete Steckerbuchse der Steckeraufnahme gegenüber der Außenwand des Batteriegehäuses zurückspringend, also innenliegend, angeordnet ist.
Ein solches Batteriesystem ist bereits aus der DE 31 18 692 C2 im Zusammenhang mit einer Hochtemperaturbatterie, insbesondere für den Elektroantrieb von Fahrzeugen vorbekannt. Die vorbekannte Hochtemperaturbatterie umfasst im Wesentlichen zwei elektrochemische Speicherzellen, einen elektrischen Leiter, sowie eine thermische Isolierung. Bei der thermischen Isolierung handelt es sich vorzugsweise um eine Vakuumisolierung. Die beiden Speicherzellen sind elektrisch leitend über den erwähnten Leiter miteinander verbunden. Dieser besteht aus zwei Teilleitern, die stabförmig ausgebildet sind und im Bereich einer Kontaktstelle miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden können. Dabei ist einer der beiden Teilleiter mit einer zylindrischen Bohrung versehen, so dass der zweite Teilleiter in die zylindrische Bohrung zur Herstellung der elektrischen Verbindung eingeschoben werden kann. Diese Bohrung ist in gedachter Verlängerung einer Durchführung durch die thermische Isolierung der Hochtemperaturbatterien angeordnet. Die Verbindung der beiden Teilleiter kann dadurch hergestellt werden, dass der andere Teilleiter durch die besagte Durchführung durchgeschoben wird, bis dieser dann in die erwähnte zylindrische Bohrung des einen Teilleiters eingeschoben werden kann. Zum Öffnen der Verbindung kann dieser andere Teilleiter zurückgezogen werden, so dass die elektrische Verbindung unterbrochen ist.
Dabei kann der andere Teilleiter sinnvollerweise nur so weit zurückgezogen werden, dass die Kontaktstelle dieses anderen Teilleiters immer noch in der Durchführung durch die thermische Isolierung aufgenommen und damit weiterhin elektrisch gegenüber der Außenumgebung isoliert ist.
Außerdem ist in diesem Zusammenhang aus der DE 103 19 350 B4 ein Batteriekastenmodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorbekannt. Es handelt sich dabei um einen mechanisch robusten Kasten zur Aufnahme einer Fahrzeugbatterie und einen den Kasten schließenden und von dem Kasten lösbaren Deckel, wobei der Kasten eine wannenartige Doppelwandkonstruktion mit einer schaltbaren Vakuumdämmung aufweist, die in einen thermischen Durchgangszustand und in einen thermischen Isolationszustand schaltbar ist, wobei das Modul zusätzlich eine elektrische Steuerung umfasst, die für das Schalten der Vakuumdämmung zuständig ist.
Die wannenartige Konstruktion des vorbekannten Batteriekastenmoduls soll dazu beitragen, dass zumindest geringe Mengen auslaufender Batteriesäure aufgefangen werden können.
Die Anforderungen an derartige Batteriegehäuse sind einigermaßen umfangreich. Im Falle von mobilen Anwendungen, also etwa im Automotivbereich, müssen die in dem Gehäuse aufgehobenen Batteriezellen bzw. Module mechanisch geschützt sein, zum einen gegen die Rüttelbeanspruchung im gewöhnlichen Fahrbetrieb, wie aber auch im Falle einer Beschädigung des Fahrzeuges und damit gegebenenfalls auch des Batteriegehäuses im Falle eines Unfalles. In vielen Ländern wird darüber hinaus eine vollständige Kapselung der Zellen einer Batterie verlangt, um im Schadensfall ein Austreten der Batterie-flüssigkeiten oder von Reaktionsprodukten bzw. die Bildung von Reaktionsprodukten zu verhindern. Letztlich dient die Kapselung auch dem insbesondere im Fahrzeugbereich relevanten Brandschutz.
Insbesondere im Zusammenhang mit der zunehmenden Elektromobilität werden zusätzliche Ansprüche an derartige Batteriegehäuse gestellt, um die Lebensdauer, aber auch die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Batterien zu verbessern. Schon heute muss sichergestellt sein, dass die in dem Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriezellen nicht so weit auskühlen, dass die in der Batterie ablaufenden elektrochemischen Prozesse einfrieren oder unterbrochen werden. Darüber hinaus muss das Batteriegehäuse auch sicherstellen, dass möglicherweise auftretende überschüssige Wärme, etwa während der Durchführung eines Schnell-Ladeprozesses der Batterie, oder im Falle einer verstärkten Leistungsentnahme aus der Batterie, zuverlässig abgeführt wird. Zusammengefasst bedeutet dies, dass innerhalb eines den heutigen Ansprüchen genügenden Batteriegehäuses die Temperatur in einem mittleren, jeweils zulässigen Bereich gehalten werden muss, also eine definierte untere Temperaturschwelle, aber auch eine definierte obere Temperaturschwelle innerhalb des Batteriegehäuses nicht unter- bzw. überschritten werden darf. Es wird daher in Zukunft erforderlich sein, intelligente Batteriegehäuse mit einem intelligenten Thermomanagement zu versehen.
Die angesprochenen Batteriesysteme, also z. B. Lithium-Ionen-Batterien, sowie auch Hochtemperatursysteme vom Typ Na/NiCl₂ sind zur Temperaturhaltung in dem vorstehend angesprochenen Bereich zumeist von einem hocheffizienten Dämmgehäuse umschlossen, z. B. einer doppelwandigen Vakuumisolierung. Solche Vakuum-Dämmungen sind aus Gründen einer guten Raumnutzung möglichst dünnwandig ausgeführt. Zur Ausleitung der gespeicherten elektrischen Energie müssen aufgrund der hohen Leistung dicke Kabel, vornehmlich Hochvoltkabel, verwendet werden. Diese stellen in Bezug auf die wärmedämmende Wirkung des Batteriegehäuses eine erhebliche Wärmebrücke dar. Aufgrund der kurzen Strecke beim Durchtritt durch die - vornehmlich dünne - Gehäusewandung sind die über diese Wärmebrücke anfallenden Wärmeverluste häufig um Größenordnungen größer als die Verluste über die ungestörte Wärmedämmung des gesamten Gehäuses. Die Ausleitung durch das erwähnte Kabel stellt also innerhalb eines modernen Batteriegehäuses im Hinblick auf die Anforderungen des Thermomanagements die erklärte Schwachstelle dar.
Im Falle eines Batteriewechsels in einem Elektrofahrzeug ist es erforderlich, die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Antriebsstrang des Fahrzeuges zu entkoppeln. Hierzu werden heute üblicherweise Standard-Hochvoltstecker eingesetzt, die zumindest im Augenblick relativ groß und unhandlich sind. Im Übrigen kann ein automatisierter Batteriewechsel mit diesen Steckersystemen zumeist nicht realisiert werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Batteriegehäuse zu schaffen, das in erster Linie den Wärmeverlust im Bereich der Ausleitung der elektrischen Energie aus dem Batteriegehäuse über ein Kabel minimiert und darüber hinaus weitere praktische Vorteile etwa im Bereich des Berührungsschutzes sowie beim automatisierten oder teilautomatisierten Batteriewechsel bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Batteriesystem gemäß dem geltenden Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen 2-11 entnommen werden.
Die Erfindung betrifft, wie erwähnt, ein Batteriesystem, umfassend ein Batteriegehäuse sowie eine Steckeranordnung mit einem Steckerteil und einer Steckeraufnahme. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber dem Stand der Technik besteht nun darin, dass die zur Aufnahme des Steckerteils geeignete Steckerbuchse der Steckeraufnahme gegenüber der Außenwand des Batteriegehäuses zurückspringend, also innenliegend im Bereich der Gehäusewandung angeordnet ist. Hierdurch ist somit die entsprechende Steckerverbindung innerhalb des isolierten Batteriegehäuses angeordnet, so dass die vorstehend beschriebene Wärmebrücke im Bereich der Ausleitung der elektrischen Energie aus dem Batteriegehäuse in das Gehäuse und somit in den geschützten und gedämmten Bereich verlagert wurde. Dabei ist die Steckerbuchse der Steckeraufnahme und ein sich batterieseitig an die Steckerbuchse anschließendes Kabel, vorzugsweise ein Hochvoltkabel, in einer Durchführung durch die Gehäusewandung des Batteriegehäuses jeweils konzentrisch angeordnet, die mittels eines dünnwandigen Rohres oder eines Wellbalges realisiert ist. Die Dünnwandigkeit des jeweils die Durchführung ausbildenden Rohres oder des Wellbalges hat den Vorteil, dass die über die Durchführung abfließende Verlustleistung bereits erheblich reduziert ist. Außerdem ist die Durchführung über deren gesamte Länge mittels einer Steckhülse inwändig ausgekleidet, die einfach von der Fahrzeugseite in die Durchführung einschiebbar ist und ihrerseits ebenfalls elektro- und wärmetechnisch isolierend ausgestaltet ist. Auch dies ist ein wirksamer Beitrag, eine mögliche elektro- aber auch wärmetechnische Verlustleistung weiter zu reduzieren.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Steckeraufnahme gegenüber der Außenwand des Batteriegehäuses derart zurückspringend angeordnet, dass auch die geschlossene Kupplung zwischen einem Stecker des Steckerteils und der Steckerbuchse der Steckeraufnahme vollständig in dem Bereich zwischen der Innen- und der Außenwand der Gehäusewandung des Batteriegehäuses aufgenommen ist, so dass auch die gesamte Kupplung in dem wärmegedämmten Bereich des Batteriegehäuses angeordnet ist.
Die potentiellen Wärmeverluste sind mit weiterem Vorteil dadurch wirksam reduziert, dass die Durchführung gegenüber der angrenzenden Gehäusewandung des Batteriegehäuses vakuumdicht ausgebildet ist.
In praktischer Ausführung ist die Steckhülse mit einem auf der Batterieseite des Batteriegehäuses angeordneten Außenflansch fest verbunden, vorzugsweise verschraubt, und zusätzlich auf der der Batterie zugewandten Stirnseite der Durchführung mittels geeigneter Dichtungselemente abgedichtet, so dass an dieser Stelle mögliche Konvektionsströme zwischen der der Batterie zugewandten Stirnseite der Durchführung und der sich anschließenden Umgebung unterbunden sind. Alternativ könnte die vakuumdichte Durchführung auch direkt, d.h. ohne die die erwähnten Flansche direkt mit der Außenwand verschweißt sein. In diesem Fall sind für die Fixierung der Kupplung in der Durchführung alternativ geeignete Bolzen an die Außenwand geschweißt oder die Kupplung wird in der Sollposition mit der Außenwand verklebt. Diese Variante hätte den Vorteil eines gegenüber der vorstehend erläuterten Ausführung reduzierten Gewichtes.
In konkreter Ausgestaltung ist die Steckeraufnahme in der Steckhülse, also innerhalb der Durchführung in einer zurückspringenden Position derart fixiert, dass jederzeit ein wirksamer Berührungsschutz nach außen gegeben ist, weil die Steckeraufnahme in der erwähnten fixierten Position von außen nicht zugänglich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das von der der Batterie abgewandten Seite in die erwähnte Durchführung des Batteriegehäuses einzuführende Steckerteil, das zunächst aus dem Stecker selbst und einem daran angeschlossenen elektrischen Leiter besteht, derart ausgestaltet, dass der elektrische Leiter von einem den Leiter konzentrisch umschließenden Isolator umgeben ist, wobei der Isolator bei geschlossener Verbindung von Stecker und Steckerbuchse formschlüssig mit einem korrespondierenden Konusvorsprung der Steckhülse, der ebenfalls auf der der Batterie abgewandten Seite des Batteriegehäuses angeordnet ist, verbunden ist. Hierdurch wird zum einen die Durchführung um den konusartigen Vorsprung der Steckhülse sowie um den im geschlossenen Zustand mit dem konusartigen Vorsprung verbundenen Isolator verlängert, so dass hierdurch der Berührungsschutz weiter verbessert ist. Im Übrigen wird auch der in der Durchführung gebildete, geschützte Bereich zur Ausbildung der Kupplung faktisch verlängert und somit auch die elektrische Isolation sowie die wärmetechnische Dämmung um den genannten Bereich verlängert und verbessert.
Die Verlängerung der Durchführung ist darüber hinaus so bemessen, dass selbst bei geöffneter Kupplung zwischen Steckerteil und Steckeraufnahme weiterhin sowohl das Steckerteil als auch die Steckeraufnahme in der Durchführung verbleiben, so dass auch bei geöffneter Kupplung weiterhin ein wirksamer Berührungsschutz gegeben ist. Es besteht also die Möglichkeit, das Steckerteil im Bereich des mit dem konusartigen Aufsatz der Steckerhülse verbundenen Isolators etwa an dem Zuleitungskabel so weit zurückzuziehen, dass die Kupplung geöffnet ist, also das fahrzeugseitige Kabel von dem batterieseitigen Kabel nicht nur elektrisch, sondern auch wärmetechnisch entkoppelt ist, wodurch der Wärmefluss über diese Brücke unterbrochen ist. Gleichwohl verbleibt in dieser Position sowohl das Steckerteil als auch die Steckeraufnahme in der erwähnten Durchführung. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass der konusartige Aufsatz der Steckhülse sinnvollerweise ebenfalls aus einem isolierenden Material gefertigt ist und somit ebenfalls die Funktion eines Isolators erfüllt.
Im Übrigen hat es sich bewährt, wenn sowohl der Isolator mit dem Konusvorsprung als auch der Konusvorsprung selbst mit der Außenwand des Batteriegehäuses jeweils unter Zwischenlage einer Dichtung bei geschlossener Verbindung zwischen Stecker und Steckerbuchse miteinander verbunden sind, bzw. aneinander anliegen. Hierdurch wird verhindert, dass im Bereich dieser Verbindungen ggf. Wasser oder sonstige Flüssigkeit in das Batteriegehäuse eindringt. Erforderlichenfalls kann hierzu eine weitere Dichtung zwischen dem Isolator und den sich auf der Fahrzeugseite anschließenden Teilen vorgesehen sein.
Im Übrigen hat es sich bewährt, wenn sowohl das batterieseitige Kabel der Steckeraufnahme als auch der fahrzeugseitige Leiter des Steckerteils jeweils mit einer hochwärmedämmenden Umhüllung versehen sind, weil hierdurch die Wärmeverluste der üblicherweise als Hochvoltkabel ausgeführten Kabel bzw. Leiter weiter reduziert werden.
Im Übrigen ist es sinnvoll, wenn das batterieseitige Kabel der Steckerbuchse gegenüber der Steckhülse und/oder der Durchführung mittels einer das Kabel umschließenden Expansionsdichtung abgedichtet ist. Hierunter ist eine Dichtung zu verstehen, die sich bei einem definierten Temperaturanstieg bestimmungsgemäß ausdehnt und im Weiteren einen etwaigen Spalt zwischen dem Kabel und der das Kabel konzentrisch umschließenden Steckhülse verschließt. Diese Dichtung verhindert in einem Brandfall, insbesondere bei einem Batteriebrand, dass Brandgase oder auslaufende Batterieflüssigkeit oder sonstige Reaktionsprodukte über die Durchführung oder die Steckhülse austreten können.
Durch die Anordnung der Durchführung innerhalb des Batteriegehäuses und weiterhin die Anordnung der Steckeraufnahme in dieser Durchführung ist die Steckeraufnahme hinsichtlich ihrer Position eindeutig definiert, so dass es insoweit auch möglich ist, das fahrzeugseitige Steckerteil derart zu positionieren und zu fixieren, dass dieses exakt auf die Lage und Position der Durchführung und der darin aufgenommenen Steckeraufnahme ausgerichtet ist. Hierdurch kann ein automatisches Auskuppeln und Einkuppeln des Steckerteil realisiert werden, was wiederum die Umsetzung eines automatischen Batteriewechsels ermöglicht, da hierdurch die Entkopplung der Batterie vom Antriebsstrang des Fahrzeuges automatisiert durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Es zeigen:

1: ein Batteriesystem, umfassend ein Batteriegehäuse mit einer in einer Durchführung des Batteriegehäuses integrierten Steckerkupplung im Querschnitt.

1 zeigt ein Batteriegehäuse 1, umfassend eine Innenwand 13 und eine Außenwand 14. Die Innenwand ist auf der so genannten Batterieseite 20 und die Außenwand auf der so genannten Fahrzeugseite 21 des Batteriegehäuses 1 angeordnet. Der Zwischenraum 22 zwischen der Innen- und der Außenwand (13 und 14) kann beispielsweise mit einer gestützten Vakuumisolierung aus einem porösen Stützmaterial versehen sein, wobei diese Vakuumisolierung vorteilhafterweise zwischen einem Isolations- und einem Durchgangszustand schaltbar ausgebildet ist und gegebenenfalls mit zusätzlichen Kühlelementen versehen sein kann.
Dabei ist das Batteriegehäuse 1 in dem hier dargestellten Ausschnitt der Gehäusewand 12 mit einer Durchführung 2 versehen, die in dem vorliegenden Beispiel durch einen Wellbalg 2c begrenzt ist. In diese Durchführung 2 ist eine Steckhülse 4 von der Fahrzeugseite 21 eingeschoben, die aus einem wärmetechnisch und elektrischen Isolationsmaterial besteht. Dabei kleidet diese Steckhülse 4 die gesamte Durchführung 2 inwändig aus. Dabei ist die Steckhülse 4 auf der Fahrzeugseite 21 mit einem die Durchführung 2 konzentrisch umschließenden Flansch 2b fest verschraubt und hierdurch gegenüber dem Batteriegehäuse 1 abgedichtet. Auf der Batterieseite 20 des Gehäuses ist die Steckhülse 4 unter Zwischenlage eines geeigneten Dichtungselementes 8, etwa einem Dichtungsring, gegenüber einem umlaufenden Flansch 2a gegenüber dem Batteriegehäuse 1 abgedichtet.
In der Durchführung 2 ist eine Steckeraufnahme 11 mit einer Steckerbuchse 15 und einem daran angeschlossenen Kabel 3, wobei es sich üblicherweise um ein hochwärmegedämmtes Hochvoltkabel handelt, fest positioniert. Die Positionierung stellt sicher, dass die Steckerbuchse 15 innerhalb der Durchführung 2, und zwar innerhalb der isolierenden Steckerhülse 4, und damit berührungsgeschützt angeordnet ist.
Dabei ist das Kabel 3 in der Steckhülse 4 von einer Expansionsdichtung 19 konzentrisch umschlossen. Diese Expansionsdichtung 19 dehnt sich ab einem definierten Temperaturniveau bestimmungsgemäß derart aus, dass ein etwaiger Spalt zwischen dem Kabel 3 und der Steckhülse 4 geschlossen wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass im Brandfall, insbesondere bei einem Brand der Batterie, keine Reaktionsgase, Batterieflüssigkeit oder sonstige Reaktionsprodukte durch diesen Spalt über die Durchführung 2 aus dem Batteriegehäuse 1 austreten können.
Von der Fahrzeugseite 21 kann bedarfsweise zum Ausbilden einer geschlossenen Kupplung ein Steckerteil 10, umfassend einen Stecker 7 mit einem daran angeschlossenen Leiter 5, wobei es sich ebenfalls um ein hochwärmegedämmtes Hochvoltkabel handelt, in die Durchführung 2 eingeschoben werden, bis der Stecker 7 unter Ausbildung der Steckverbindung in der Steckerbuchse 15 verrastet. Dabei ist der Leiter 5 des Steckerteils 10 mit einem das Steckerteil 10 abschnittsweise konzentrisch umschließenden Isolator 6 versehen. Dabei ist der Isolator 6 derart in einem definierten Abstand von dem Stecker 7 des Steckerteils 10 angeordnet, dass bei geschlossener Kupplung, also bei geschlossener Verbindung zwischen Stecker 7 und Steckerbuchse 15, der Isolator 6 formschlüssig mit einem Konusvorsprung 9 der Steckhülse 4 verbunden ist.
Darüber hinaus ist der Isolator 6 auf der dem Konusvorsprung 9 zugewandten Seite mit einer Dichtung 17 versehen, so dass bei geschlossener Verbindung zwischen dem Isolator 6 und dem Konusvorsprung 9 kein Wasser oder sonstige Flüssigkeiten in die Durchführung 2 eindringen können. Aus dem geleichen Grund ist eine weitere Dichtung 16 in dem Bereich zwischen der dem Batteriegehäuse 1 zugewandten Seite des Konusvorsprungs 9 und der Außenwand 14 des Batteriegehäuses 1 angeordnet, so dass auch an dieser Stelle keine Flüssigkeit in die Duchführung 2 eindringen kann.
Darüber hinaus kann das Steckerteil 10 an dem Isolator 6 aus der Durchführung 2 in eine definierte Position, die in der 1 dargestellt ist, zurückgezogen werden, in der die Verbindung zwischen Stecker 7 und der Steckerbuchse 15 unterbrochen ist, und zwar sowohl in elektrotechnischer als auch in wärmetechnischer Hinsicht. Auch in dieser Position verbleiben sowohl der Stecker 7 als auch die Steckerbuchse 15 in dem durch die Durchführung 2 bzw. durch die Steckhülse 4 geschützten, insbesondere berührungsgeschützten Bereich. Diese Stellung kann etwa während längerer Stillstandszeiten eines Fahrzeuges, etwa während einer kalten Nacht, gewählt werden, so dass ein Wärmeabfluss durch die ansonsten geschlossene Kupplung verhindert ist, wobei die elektrisch leitenden Teile des Steckers 7 und der Steckerbuchse 15 weiterhin in dem berührungsgeschützten Bereich der Durchführung 2 verbleiben.
Aufgrund der Anordnung der aus dem Steckerteil 10 und der Steckeraufnahme 11 bestehenden Kupplung in einer elektro- und wärmetechnisch isolierten Durchführung 2 des Batteriegehäuses 1 sind die in diesem Bereich ansonsten bestehenden Wärmebrücken weitgehend unterbrochen bzw. zumindest die ansonsten bestehenden Konvektionsströme drastisch reduziert. Ein weiterer Vorteil der Positionierung der Steckeraufnahme 11 in der Durchführung 2 besteht darin, dass somit aufgrund der eindeutigen Relativposition der Steckeraufnahme11 wie auch des Steckerteils 10 eine automatisierte Öffnung und Ausbildung der Verbindung in einfacher Weise realisierbar ist. Dies ermöglicht wiederum eine automatische Batterieentnahme bzw. einen automatisierten Batteriewechsel.
Bezugszeichenliste

1: Batteriegehäuse
2: Durchführung
2a: Innenflansch
2b: Außenflansch
2c: Wellbalg
3: Kabel
4: Steckhülse
5: Leiter
6: Isolator
7: Stecker
8: Dichtungselement
9: Konusvorsprung
10: Steckerteil
11: Steckeraufnahme
13: Innenwand
14: Außenwand
15: Steckerbuchse
16: weitere Dichtung
17: Dichtung
19: Expansionsdichtung
20: Batterieseite
21: Fahrzeugseite

Claims

Batteriesystem, umfassend ein Batteriegehäuse (1) zur Aufnahme eines oder mehrerer miteinander verschalteter Batteriemodule und eine Steckeranordnung mit einem Steckerteil (10) und einer Steckeraufnahme (11), wobei die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) doppelwandig mit einer Innen- und einer davon beabstandeten Außenwand (13 und 14) ausgebildet ist, wobei die Steckeraufnahme (11) der Steckeranordnung derart in die Gehäusewandung integriert ist, dass die zur Aufnahme des Steckerteils (10) geeignete Steckerbuchse (15) der Steckeraufnahme (11) gegenüber der Außenwand (14) des Batteriegehäuses (1) zurückspringend, also innenliegend, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse (15) der Steckeraufnahme (11) und ein sich batterieseitig an die Steckerbuchse (15) anschließendes Kabel (3), vorzugsweise ein HochvoltKabel, in einer Durchführung (2) durch die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) jeweils konzentrisch angeordnet sind, die mittels eines dünnwandigen Rohres oder eines dünnwandigen Wellbalges (2c) realisiert ist und diese Durchführung (2) durch die Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) an deren jeweiligen stirnseitigen Öffnungen von je einem Flansch, einem Innen- und einem Außenflansch (2a und 2b), umgriffen ist, wobei von der Fahrzeugseite (21) des Batteriegehäuses (1) eine die Durchführung (2) über deren gesamte Länge inwändig auskleidende Steckhülse (4) in die Durchführung (2) einschiebbar ist, die elektro- und wärmetechnisch isolierend ausgestaltet ist.
Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (11) gegenüber der Außenwand (14) des Batteriegehäuses (1) derart zurückspringend angeordnet ist, dass bei geschlossener Kupplung zwischen dem Stecker (7) des Steckerteils (10) und der Steckerbuchse (15) der Steckeraufnahme (11) diese geschlossene Kupplung vollständig in dem Bereich zwischen der Innen- und Außenwand (13 und 14) der Gehäusewandung des Batteriegehäuses (1) aufgenommen ist.
Batteriesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (2) gegenüber der angrenzenden Gehäusewandung (12) des Batteriegehäuses (1) vakuumdicht ausgebildet ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckhülse (4) mit dem auf der Fahrzeugseite (21) des Batteriegehäuses (1) angeordneten Außenflansch (2b) fest verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist und auf der Batterieseite (20) der Durchführung (2) gegen Konvektionsströme, vorzugsweise mittels geeigneter Dichtungselemente (8), abgedichtet ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (11) in der Steckhülse (4) in einer zurückspringenden Position derart fixiert ist, dass jederzeit ein wirksamer Berührungsschutz gegeben ist.
Batteriesystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Fahrzeugseite (21) des Batteriegehäuses (1) teilweise in die Durchführung (2) einzuführende Steckerteil (10) einen elektrischen Leiter (5), der mit einem Stecker (7) elektrisch leitend verbunden ist, und einen mit dem elektrischen Leiter (5) fest verbundenen Isolator (6) umfasst, wobei der Isolator (6) bei geschlossener Verbindung von Stecker (7) und Steckerbuchse (15) formschlüssig mit einem Konusvorsprung (9) der Steckhülse (4) verbunden ist.
Batteriesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusvorsprung (9) der Steckhülse (4) die das Batteriegehäuse (1) durchdringende Durchführung (2) auf der Fahrzeugseite (21) des Batteriegehäuses (1) derart verlängert, dass das Steckerteil (10) an dem mit dem elektrischen Leiter (5) fest verbundenen Isolator (6) so weit aus der Durchführung (2) herausziehbar ist, dass einerseits die elektrisch leitende Verbindung und die wärmetechnische Koppelung zwischen Steckerteil (10) und Steckeraufnahme (11) unterbrochen ist, und andererseits gleichzeitig sowohl das Steckerteil (10) als auch die Steckeraufnahme (11) so weit in der Durchführung (2) aufgenommen sind, dass weiterhin ein wirksamer Berührungsschutz sowie eine thermische Isolierung der elektrischen Leiter (5) gegeben ist.
Batteriesystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Isolator (6) bei geschlossener Verbindung von Stecker (7) und Steckerbuchse (15) formschlüssig mit dem Konusvorsprung (9) unter Zwischenlage einer Dichtung (17) der Steckhülse (4) als auch der Konusvorsprung (9) unter Zwischenlage einer weiteren Dichtung (16) mit der Außenwand (14) des Batteriegehäuses (1) verbunden ist.
Batteriesystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das batterieseitige Kabel (3) der Steckeraufnahme (11) als auch der fahrzeugseitige Leiter (5) des Steckerteils (10) jeweils mit einer hochwärmedämmenden Umhüllung versehen sind.
Batteriesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das batterieseitige Kabel (3) mittels einer Expansionsdichtung (19) gegenüber der Steckhülse (4) abgedichtet ist.
Batteriesystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steckerteil (10) derart fixiert ist, dass Lage und Position exakt auf die Lage und Position der Durchführung (2) und der ebendort aufgenommenen Steckeraufnahme (11) ausgerichtet ist.