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Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse einer Hochvolt-Batterie, nachfolgend kurz Batterie genannt. Hierbei weist das Batteriegehäuse einen Grundkörper und einen mit dem Grundkörper verschraubten Deckel auf. Zwischen dem Grundkörper und dem Deckel ist eine umlaufende Dichtung angeordnet. Der Grundkörper dient der Aufnahme einer Vielzahl von Batteriezellen in einem vom Grundkörper gebildeten Hohlraum.
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Solche Batterien finden bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Verwendung.
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Bei solchen Batterien kann es vorkommen, dass bei Fehlfunktionen der Batterie, beispielsweise einem Kurzschluss oder eine Überladung der Batteriezellen, oder bei defekten Batteriezellen Gas aus den Batteriezellen entweicht. Hierdurch entsteht ein Überdruck im Batteriegehäuse. Dieser Druck muss schnellstmöglichst definiert abgelassen werden, damit es zu keinem unkontrollierten Bersten des Batteriegehäuses kommt und somit das Batteriegehäuse explodiert.
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Die Druckschriften
US 2016/0322613 A1 und
US 2017/0033341 A1 offenbaren ein Batteriegehäuse, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. In diesen Druckschriften ist somit ein Batteriegehäuse mit einem Grundkörper und einem mit dem Grundkörper verschraubten Deckel beschrieben, wobei in dem Batteriegehäuse eine Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sind, und wobei bei einem Überdruck im Batteriegehäuse sich zumindest ein Bereich des Batteriegehäuses derart verformt, dass eine Entlüftungsöffnung entsteht. Konkret ist das Batteriegehäuse derart gestaltet, dass der plattenförmig und rechteckig ausgebildete Deckel nur im Bereich zweier parallel zueinander angeordneter Seiten mit dem Grundkörper verschraubt ist. Damit ist im Bereich der beiden anderen parallel zueinander angeordneten Seiten des Deckels bei einer Verformung des Deckels, infolge Überdruck im Batteriegehäuse, jeweils ein Spalt zwischen Deckel und Grundkörper gebildet, womit durch diese Entlüftungsöffnungen der Überdruck im Batteriegehäuse abgebaut werden kann. - Im Normalbetrieb der Batterie und somit bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse ist, aufgrund der Verbindung von Deckel und Grundkörper nur im Bereich abgewandter Seiten des Deckels, ein unzureichend sicherer und unzureichend dichter Verschluss des Batteriegehäuses zu verzeichnen.
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In der
US 3 124 488 B1 ist Batteriegehäuse mit einem Entlüftungsventil beschrieben.
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Aus der
DE 10 2004 005 292 A1 ist eine Batterie mit einem Wärmetauscher bekannt. Der Wärmetauscher weist mehrere aufeinander geschichtete Kühleinheiten auf, wobei eine Kühleinheit über Zentrierbolzen in Langlöchern einer anderen Kühleinheit fixiert ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Batteriegehäuse, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass bei sicherem und dichtem Verschluss des Batteriegehäuses im Normalbetrieb der Batterie, somit bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse, beim Entstehen eines erhöhten Überdrucks im Batteriegehäuse ein Abbau des Drucks bei weiterhin sicherer Verbindung von Deckel und Grundkörper gewährleistet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Batteriegehäuse, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Bei dem Batteriegehäuse ist vorgesehen, dass der Deckel um den Hohlraum umlaufend mit dem Grundkörper verschraubt ist. Der Deckel weist zumindest in einem Teilbereich des Deckels zum Hohlraum hin gerichtete Langlöcher auf, die Schrauben durchsetzen. Bei nicht mit einem Überdruck belastetem Batteriegehäuse sind die Langlöcher mittels der Dichtung abgedichtet. Bei mit einem Überdruck belastetem Batteriegehäuse und infolge dessen verformten Deckel, sind in dann nicht mittels der Dichtung abgedeckten Bereichen der Langlöcher Druckausgleichsöffnungen gebildet.
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Vorzugsweise weist der Deckel nicht nur in dem Teilbereich des Deckels die zum Hohlraum hin gerichteten Langlöcher auf, sondern es weist der Deckel in den um den Hohlraum umlaufenden Bereichen die Langlöcher auf. Es stehen somit eine Vielzahl von Langlöchern zur Verfügung, durch die nach einer Verformung bzw. Aufwölbung des Deckels das Gas bzw. der Überdruck definiert entweichen kann.
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Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das jeweilige Langloch eine einzige Schraube durchsetzt. Hierdurch ist einerseits eine ausreichend sichere Verbindung von Deckel und Grundkörper im Bereich des Langlochs gewährleistet, andererseits eine ausreichend große Druckausgleichsöffnung im Bereich des Langlochs darstellbar.
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Vorzugsweise deckt bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse die Dichtung die Langlöcher vollständig ab. Grundsätzlich würde es ausreichen, wenn die Dichtung die Langlöcher nur in dem Bereich abdeckt, der dem im Grundkörper gebildeten Hohlraum zugewandt ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass bei nicht mit Unterdruck belastetem Batteriegehäuse ein das jeweilige Langloch durchsetzender Schaft der Schraube benachbart desjenigen Endes des Langlochs angeordnet ist, das dem Hohlraum zugewandt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine relativ große Relativbewegung des Deckels bezüglich des Schaftes bei Verformung des Deckels aufgrund Überdruck.
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Vorzugsweise ist bei mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse der Deckel vom Hohlraum weg verformt und/oder wird in Längserstreckung des Langlochs bewegt, bei Bildung der Druckausgleichsöffnung in dem dem Hohlraum zugewandten Endbereich des Langlochs.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass, bei mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse, infolge erfolgter Verschiebung des Deckels bezüglich des Grundkörpers und/oder der Dichtung ein das jeweilige Langloch durchsetzender Schaft der Schraube benachbart desjenigen Endes dieses Langlochs angeordnet ist, das dem Hohlraum abgewandt ist. Hierdurch lässt sich die Verschiebung des Langlochs bezüglich des Schafts der Schraube begrenzen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen ebenen Boden aufweist, ferner zwei parallel zueinander angeordnet und senkrecht zum Boden angeordnete sowie mit diesem verbundene Seitenwände aufweist, ferner zwei parallel zueinander angeordnete und senkrecht zum Boden angeordnete sowie mit diesem und den beiden Seitenwänden, senkrecht zu diesen Seitenwänden angeordnet, verbundene Stirnwände aufweist, wobei die Schrauben in die Seitenwände und die Stirnwände auf deren dem Boden abgewandten Seite eingeschraubt sind. Es ergibt sich hierdurch eine sehr einfache Gestaltung des Batteriegehäuses bei raumoptimierter Gestaltung des Hohlraums und optimaler Zugänglichkeit von Deckel und Schrauben. Dies ist insbesondere unter dem Aspekt der Montage und Demontage der Batterie von Vorteil.
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Der Deckel ist insbesondere als ebene Platte ausgebildet. Schraubenköpfe der Schrauben kontaktieren diesen Deckel auf seiner Oberseite, somit seiner dem Grundkörper abgewandten Seite.
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Die Langlöcher des Deckels erstrecken sich insbesondere in Richtung des Hohlraums.
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Die Langlöcher des Deckels sind insbesondere parallel oder senkrecht zueinander angeordnet.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf eine Hochvolt-Batterie, somit Draufsicht auf einen Deckel der Batterie, im Normalzustand der Batterie, somit bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse,
- 2 eine Detailansicht des in 1 umrandet markierten Bereichs der Batterie,
- 3 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 2,
- 4 für die Schnittdarstellung gemäß 3 den Zustand der Batterie bei mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse,
- 5 eine Ansicht gemäß 1 bei mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse, somit für den Zustand, wie er in 4 gezeigt ist.
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Figurenbeschreibung
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Es wird zunächst auf die Darstellung der 1 bis 3, betreffend ein Batteriegehäuse 1 im Normalzustand der Batterie, somit bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse 1 Bezug genommen. Das Batteriegehäuse 1 weist einen Grundkörper 2 zur Aufnahme einer Vielzahl von in einem Batteriemodul 3 zusammengefassten Batteriezellen auf. Die Batteriezellen bzw. das Batteriemodul 3 sind in einem vom Grundkörper 2 gebildeten Hohlraum 4 aufgenommen. Mit dem Grundkörper 2 ist ein Deckel 5 verschraubt. Zwischen dem Grundkörper 2 und dem Deckel 5 ist eine umlaufende Dichtung 6 angeordnet. Der Deckel 5 und die Dichtung 6 sind jeweils plattenförmig ausgebildet.
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Der Deckel 5 ist um den Hohlraum 4 umlaufend mit dem Hohlkörper 2 verschraubt. Die jeweilige Schraube 7, wobei identische Schrauben verwendet werden, weist einen Schraubenkopf 8 und einen Schraubenschaft 9 mit Gewinde auf, zum Einschrauben des Schraubenschaftes 9 in eine Gewindebohrung 10 des Grundkörpers 2.
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Konkret ist das Batteriegehäuse 1 als quaderförmiger Hohlkörper ausgebildet. Der Grundkörper 2 weist einen ebenen Boden, ferner zwei parallel zueinander angeordnete und senkrecht zum Boden angeordnete sowie mit diesem verbundene Seitenwände 11, ferner zwei parallel zueinander angeordnete und senkrecht zu dem Boden angeordnete sowie mit diesem und den beiden Seitenwänden 11 senkrecht zu den Seitenwänden 11 angeordnet verbundene Stirnwände 12 auf. Die Schrauben 7 sind in die Seitenwände 11 und die Stirnwände 12 auf deren dem Boden abgewandten Seite eingeschraubt. Entsprechend der umlaufenden Anordnung der Dichtung 6 sind somit die Schrauben 7 in umlaufender Anordnung positioniert und durchsetzen hierbei Langlöcher 13 im Deckel 5, kreisförmige Löcher 14 in der Dichtung 6 und sind in die Gewindebohrungen 10 eingeschraubt. Das jeweilige Langloch 13 ist zum Hohlraum 4 hin gerichtet, erstreckt sich somit, bezogen auf dessen Längserstreckung, senkrecht zur Längsachse des Schraubenschafts 9 in Richtung des Hohlraums 4 bzw. senkrecht zu der an den Hohlraum 4 angrenzenden Innenwandung 15 der Seitenwand 11 bzw. Innenwandung 16 der Stirnwand 12.
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Jedes Langloch 13 wird von einer einzigen Schraube 7 durchsetzt. Bei nicht mit Überdruck belastetem Batteriegehäuse 1, wie es insbesondere der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, deckt die Dichtung 6 das jeweilige Langloch 13 vollständig ab. In diesem Zustand ist der Schraubenschaft 9 benachbart desjenigen Endes des Langlochs 13 angeordnet, das dem Hohlraum 4 zugewandt ist.
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In dem in den 1 bis 3 veranschaulichten Normalbetrieb verspannen die Schrauben 7, die am Deckel 5 anliegen, den Deckel 5 gegen den Grundkörper 2, somit gegen die Seitenwände 11 und die Stirnwände 12, bei Klemmung der Dichtung 6 zwischen dem Deckel 5 und den Seitenwänden 11/Stirnwänden 12. Der Deckel 5 ist somit fest mit dem Grundkörper 2 verbunden und hierbei der Hohlraum 4 bezüglich des das Batteriegehäuse 1 umgebenden Äußeren abgedichtet. Entsteht durch eine Fehlfunktion der Batterie, beispielsweise durch einen Kurzschluss oder eine Überladung der Batteriezellen oder bei defekten Batteriezellen ein erhöhter Druck im Batteriegehäuse 1, bedingt dies eine Wölbung des Deckels 5 in dessen zentralem Bereich, womit sich der Deckel 5 bezüglich der Schrauben 7 verschiebt, dahingehend, dass der jeweilige Schraubenschaft 9 in den Bereich des anderen, äußeren Endes des jeweiligen Langlochs 13 wandert. Dies ist in der 4 veranschaulicht. Aufgrund dieser Verschiebung des Deckels 5 gelangt das Langloch 13 im Bereich seines inneren Endes außer Kontakt mit der Dichtung 6, sodass dort Druckausgleichsöffnungen 17 gebildet sind. Unter Überdruck stehendes Gas kann somit durch die Druckausgleichsöffnungen 17, gemäß der dargestellten Pfeile 18, entweichen, womit der erhöhte Druck im Hohlraum 4 abgebaut wird. Mit Abbau des Drucks wird der Deckel 5 entweder, bei elastischer Eigenschaft des Deckels 5, in die Ausgangsstellung gemäß 3 zurückbewegt, womit sich der Zustand gemäß 3 erneut darstellt oder aber es verbleibt der Deckel 5, bei plastischer Eigenschaft des Deckels 5, in der 4 veranschaulichten Stellung. Im letztgenannten Fall kann hierdurch die Fehlfunktion der Batterie ohne Weiteres von außen erkannt werden.
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Es kann somit bei einem plötzlichen Druckanstieg innerhalb der Batterie, der durch ein normales Druckausgleichsventil nicht mehr ausgeglichen werden kann, der Deckel 5 aufgrund seiner großen Fläche nach außen bzw. oben gedrückt werden. Dadurch entsteht an den außenliegenden Schraubstellen des Deckels 5 zum Grundkörper 2 eine Querkraft. Im Deckel 5 sind die Langlöcher 13 so angeordnet, dass im Normalbetrieb das Langloch 13 nach außen angebracht ist, sodass nach innen, somit zum Hohlraum hin genügend Platz vorhanden ist, um die Dichtung 6 einzubringen und um die Batterie zur Umwelt abzudichten. Entsteht der Überdruck innerhalb der Batterie, wölbt sich der Deckel 5 nach außen bzw. oben und kann seitlich nachrutschen. Durch das Nachrutschen verschiebt sich das Langloch 13 über die Dichtung 6 und wird gleichzeitig nach oben gebogen. Hierdurch entsteht an jeder Schraubstelle durch das Langloch 13 die Druckausgleichsöffnung 17, durch die das Gas bzw. der Überdruck definiert entweichen kann. Über alle Schraubstellen hinweg entstehen bei einem Druckanstieg in kurzer Zeit viele Öffnungen, somit viele Druckausgleichsöffnungen 17, die zudem über den Deckel 5 gleichmäßig verteilt sind und es somit zu keiner unkontrollierten Explosion kommt.
