DE102019122287A1 - Sealing element and energy storage system with sealing element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Abdichtelement (1) und ein Energiespeichersystem (100) mit Abdichtelement (1) zum Abdichten eines ersten mit Flüssigkeit (F) füllbaren Raums (R), welches dazu ausgestaltet ist, in eine dafür vorgesehene Ausnehmung (A) einer den ersten Raum (R) begrenzenden Wand (W) eingeführt und positioniert zu werden, mit einem ersten Teil (2), das eine Öffnung (3) umfasst, mittels welcher ein elektrischer Leiter (L) aus dem ersten Raum (R) durch die Ausnehmung (A) der Wand (W) herausführbar ist. Indem eine dem elektrischen Leiter (L) zugewandte Innenfläche (4) des ersten Teils (2) derart mit dem installierten elektrischen Leiter (L) zusammenwirkt, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zwischen der Innenfläche (4) und dem installierten Leiter (L) verhindert wird, wird ein einfaches und effektives Mittel zum Abdichten und ein entsprechendes Energiespeichersystem bereitgestellt.The invention relates to a sealing element (1) and an energy storage system (100) with a sealing element (1) for sealing a first space (R) which can be filled with liquid (F) and which is designed to be inserted into a recess (A) provided for this purpose in one of the first Space (R) delimiting wall (W) to be inserted and positioned, with a first part (2) which comprises an opening (3) by means of which an electrical conductor (L) from the first space (R) through the recess ( A) the wall (W) can be guided out. In that an inner surface (4) of the first part (2) facing the electrical conductor (L) interacts with the installed electrical conductor (L) in such a way that a passage of liquid between the inner surface (4) and the installed conductor (L) is prevented a simple and effective means of sealing and a corresponding energy storage system are provided.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Abdichtelemente sowie auf dem Gebiet der Energiespeichersysteme mit Abdichtelement.The present invention lies in the technical field of sealing elements and in the field of energy storage systems with a sealing element.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdichtelement und ein Energiespeichersystem mit Abdichtelement. Energiespeichersysteme für den elektrischen Antrieb von Fahrzeugen sind typischerweise elektrochemische Energiespeicher, die abhängig von der gewünschten Ausgangsspannung eine Mehrzahl an elektrochemischen Zellen umfassen. Im Bereich der elektrischen Antriebe für Kraftfahrzeuge arbeiten die Energiespeichersysteme mit einer Ausgangsspannung von 60V und höher, insbesondere bis 2kV, abhängig vom gewählten Antriebskonzept und den dabei auftretenden minimalen motorischen und den maximalen generatorischen Spannungen. In diesem Zusammenhang werden diese auch als Hochvoltbatterien bezeichnet.The present invention relates to a sealing element and an energy storage system with a sealing element. Energy storage systems for the electric drive of vehicles are typically electrochemical energy storage devices which, depending on the desired output voltage, comprise a plurality of electrochemical cells. In the field of electric drives for motor vehicles, the energy storage systems work with an output voltage of 60V and higher, in particular up to 2kV, depending on the selected drive concept and the resulting minimum motor and maximum generator voltages. In this context, these are also referred to as high-voltage batteries.
Ein entsprechender Energiespeicher benötigt zum An- und Abschalten des Energieflusses eine Schaltvorrichtung, im allgemeinen Schaltbox oder S-Box genannt. Diese kann sich als integrierte Schaltbox innerhalb des Batteriegehäuses befinden oder auch als außerhalb der Batterie, separat angeordnete Schaltbox ausgeführt sein. Wird eine separate Schaltbox verwendet, müssen die Eingänge der Schaltbox elektromechanisch derart mit den Ausgängen der Batterie verbunden werden, dass kein stromführendes Teil offenliegend ist. Bei separaten Schaltboxen muss ferner die Verbindung zur Batterie unmittelbar, also ohne zwischenliegendem Kabelsatz, erfolgen.A corresponding energy store requires a switching device, generally called a switch box or S-box, to switch the energy flow on and off. This can be located as an integrated switch box inside the battery housing or as a switch box that is separately arranged outside the battery. If a separate switch box is used, the inputs of the switch box must be electromechanically connected to the battery outputs in such a way that no live part is exposed. In the case of separate switch boxes, the connection to the battery must also be made directly, i.e. without an intermediate set of cables.
Je nach Einsatzgebiet unterliegen die Energiespeichersysteme teilweise hohen Lastwechseln, sowohl hinsichtlich Leistungsabruf als auch Rückspeisung von Energie.Depending on the area of application, the energy storage systems are sometimes subject to high load changes, both in terms of power demand and the recovery of energy.
Aus diesem Grund ist eine effektive Kühlung für die elektrochemischen Zellen des Energiespeichersystems erforderlich. Daher ist es u. a. bekannt, eine nicht elektrisch leitende Flüssigkeit zur Kühlung der elektrochemischen Zellen des Energiespeichers einzusetzen, welche einen direkten Wärmeaustauch mit den Zellen und damit eine effektive Kühlung der Zellen ermöglicht.For this reason, an effective cooling for the electrochemical cells of the energy storage system is required. Therefore it is, inter alia. known to use a non-electrically conductive liquid for cooling the electrochemical cells of the energy store, which enables a direct heat exchange with the cells and thus an effective cooling of the cells.
Allerdings bringt eine Flüssigkeitskühlung auch gewissen Herausforderungen mit sich. Die Energie muss aus dem flüssigkeitsgekühlten Energiespeicher abgeführt werden, ohne dass Flüssigkeit aus dem Energiespeicher austritt. Dies kann mittels eines entsprechenden Abdichtelements, insbesondere für ein Energiespeichersystem, ermöglicht werden.However, liquid cooling also poses certain challenges. The energy must be dissipated from the liquid-cooled energy store without liquid escaping from the energy store. This can be made possible by means of a corresponding sealing element, in particular for an energy storage system.
Derartige Abdichtelemente können jedoch auch außerhalb von Energiespeichersystemen zum Einsatz kommen. In der Regel sind diese dort einsetzbar, wo zwei Medien gegeneinander abgegrenzt werden müssen, aber ein elektrischer Leiter durch beide Medien geführt werden soll.Such sealing elements can, however, also be used outside of energy storage systems. As a rule, these can be used where two media have to be separated from one another, but an electrical conductor should be routed through both media.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein konstruktiv einfaches Abdichtelement und ein Energiespeichersystem mit einem konstruktiv einfachen Abdichtelement bereitzustellen.The object of the invention is to provide a structurally simple sealing element and an energy storage system with a structurally simple sealing element.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is achieved by the subject matter of the independent claim. Advantageous developments of the invention are given in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
Ein erfindungsgemäßes Abdichtelement zum Abdichten eines ersten mit Flüssigkeit füllbaren Raums ist derart ausgestaltet, dass es in eine dafür vorgesehene Ausnehmung einer den ersten Raum begrenzenden Wand einführbar und positionierbar ist. Es umfasst ein erstes Teil, das wenigstens eine Öffnung umfasst, mittels welcher wenigstens ein elektrischer Leiter aus dem ersten Raum durch die Ausnehmung der Wand herausführbar ist. Die Öffnung des ersten Teils ist derart beschaffen, dass eine dem durchgeführten elektrischen Leiter zugewandte Innenfläche des ersten Teils derart mit dem installierten elektrischen Leiter zusammenwirkt, dass der Bereich zwischen der Innenfläche und dem installierten Leiter flüssigkeitsdicht ausgebildet ist bzw. dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zwischen der Innenfläche und dem installierten Leiter verhindert wird. Die Beschaffenheit kann durch eine entsprechende Dimensionierung und/oder Materialauswahl des ersten Teils bereitgestellt werden. Ferner können zusätzliche Hilfsmittel vorgesehen werden, mit welchen die Innenfläche an die Oberfläche des Leiters flüssigkeitsdicht angedrückt wird. Derartige Hilfsmittel können bspw. als Sprengring oder als Kabelbinder ausgestaltet sein. Es können auch andere entsprechende Hilfsmittel verwendet werden. Insbesondere umfasst das Abdichtelement ein Material oder eine Materialschicht, welches bzw. welche bewirkt, dass das Abdichtelement dieses selbst flüssigkeitsdicht ausgebildet ist. Ein derartiges Abdichtelement, insbesondere das erste Teil des Abdichtelements, kann auch als Tülle bezeichnet werden. Das Abdichtelement kann insbesondere auch mehrere Öffnungen, insbesondere zwei Öffnungen, vorsehen, durch welche jeweils ein elektrischer Leiter in flüssigkeitsdichter Weise führbar ist.A sealing element according to the invention for sealing a first space that can be filled with liquid is designed in such a way that it can be inserted and positioned in a recess provided for this purpose in a wall delimiting the first space. It comprises a first part which comprises at least one opening by means of which at least one electrical conductor can be guided out of the first space through the recess in the wall. The opening of the first part is designed in such a way that an inner surface of the first part facing the electrical conductor that is passed through cooperates with the installed electrical conductor in such a way that the area between the inner surface and the installed conductor is liquid-tight or that a liquid passage between the inner surface and the installed conductor is prevented. The quality can be provided by a corresponding dimensioning and / or material selection of the first part. Furthermore, additional aids can be provided with which the inner surface is pressed against the surface of the conductor in a liquid-tight manner. Such aids can, for example, be designed as snap rings or cable ties. Other appropriate aids can also be used. In particular, the sealing element comprises a material or a material layer which has the effect that the sealing element itself is liquid-tight. Such a sealing element, in particular the first part of the sealing element, can also be referred to as a grommet. The sealing element can in particular also provide several openings, in particular two openings, through which an electrical conductor can be guided in a liquid-tight manner.
Durch ein derartiges Abdichtelement wird eine einfache und effektive Möglichkeit geschaffen, einen Raum, der zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen ist, von einem zweiten Raum flüssigkeitsdicht abzutrennen. Der zweite Raum kann mit einem gasförmigen Medium befüllt sein, bspw. mit Luft, evakuiert sein oder mit einer zweiten von der Flüssigkeit im ersten Raum verschiedenen Flüssigkeit befüllt sein.Such a sealing element creates a simple and effective possibility of separating a space, which is provided for receiving liquid, from a second space in a liquid-tight manner. The second space can be filled with a gaseous medium, for example with air, evacuated or it can be filled with a second liquid different from the liquid in the first space.
Die Beschaffenheit des Abdichtelements kann ferner die chemischen und/oder fluidischen Eigenschaften der Flüssigkeit im ersten Raum berücksichtigen. In einer vorteilhaften Variante kann die Beschaffenheit derart ausgestaltet sein, dass die Flüssigkeitsdichtigkeit und die Beständigkeit des Abdichtelements auf eine nicht elektrisch leitende Flüssigkeit, insbesondere ein Öl oder Ölgemisch, mit einer dynamischen Viskosität von weniger als 500 MilliPascalSekunden (mPas), insbesondere weniger als 200 mPas, abgestimmt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Abdichtelement eine lange Lebensdauer unter den entsprechenden Einsatzbedingungen aufweist. Jedoch kann das Abdichtelement auch andere Umstände berücksichtigen bspw. den Salzgehalt einer Flüssigkeit bzw. dessen Korrosivität und ähnliches.The nature of the sealing element can also take into account the chemical and / or fluidic properties of the liquid in the first space. In an advantageous variant, the nature can be designed such that the liquid tightness and the resistance of the sealing element to a non-electrically conductive liquid, in particular an oil or oil mixture, with a dynamic viscosity of less than 500 milliPascal seconds (mPas), in particular less than 200 mPas , is matched. It can thereby be ensured that the sealing element has a long service life under the corresponding conditions of use. However, the sealing element can also take into account other circumstances, for example the salt content of a liquid or its corrosiveness and the like.
Im installierten Zustand des elektrischen Leiters kann insbesondere die Innenfläche des ersten Teils des Abdichtelements die Oberfläche des elektrischen Leiters großflächig und durchgehend kontaktieren, so dass ein Flüssigkeitsdurchtritt verhindert wird.In the installed state of the electrical conductor, in particular the inner surface of the first part of the sealing element can contact the surface of the electrical conductor over a large area and continuously so that the passage of liquid is prevented.
In einer Ausführungsform kann wenigstens das erste Teil oder das gesamte Abdichtelement aus einem plastisch oder elastisch, insbesondere reversibel, verformbaren Material gebildet sein, so dass sich die Innenfläche unter Belastung durch den hindurchgeführten elektrischen Leiter der Außenform des Leiters anpasst und ein Durchtritt von Flüssigkeit zwischen Innenfläche und elektrischem Leiter vermieden wird. Das elastische Material kann insbesondere aus Gummi gebildet sein. Ein derartiges aus elastischem Material, insbesondere Gummi, bestehendes Element ist elastisch verformbar, günstig, einfach und in beliebigen Formen - daher auch abgestimmt auf die Form des elektrischen Leiters - herstellbar. Hierdurch kann ein günstiges Abdichtelement mit den entsprechenden technischen Eigenschaften bereitgestellt werden.In one embodiment, at least the first part or the entire sealing element can be formed from a plastically or elastically, in particular reversibly, deformable material, so that the inner surface adapts to the outer shape of the conductor under load from the electrical conductor passed through, and a passage of liquid between the inner surface and electrical conductor is avoided. The elastic material can in particular be formed from rubber. Such an element made of elastic material, in particular rubber, is elastically deformable, inexpensive, simple and can be produced in any shape - therefore also tailored to the shape of the electrical conductor. This makes it possible to provide an inexpensive sealing element with the corresponding technical properties.
In einer möglichen Weiterbildung des Abdichtelements umfasst dieses ein zweites Teil, das dazu ausgestaltet ist, in eine, insbesondere kreisförmige, Ausnehmung der Wand eingeführt zu werden und im installierten Zustand derart mit dem an der Ausnehmung angrenzenden Wandbereich zusammenzuwirken, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zwischen Wand und zweitem Teil verhindert wird. Somit wird nicht nur ein Flüssigkeitsdurchtritt in der Öffnung des ersten Teils vermieden, sondern die gesamte Ausnehmung der Wand im installierten Zustand des elektrischen Leiters flüssigkeitsdicht ausgebildet. Eine mögliche kreisförmige Ausnehmung ist besonders einfach bereitzustellen, indem die Ausnehmung bspw. mittels eines Bohrers oder Schneidprozesses erzeugt wird.In a possible development of the sealing element, it comprises a second part which is designed to be inserted into a particularly circular recess in the wall and, in the installed state, to interact with the wall area adjoining the recess in such a way that fluid can pass between the wall and the second Part is prevented. This not only avoids the passage of liquid in the opening of the first part, but also makes the entire recess of the wall liquid-tight when the electrical conductor is installed. A possible circular recess is particularly easy to provide in that the recess is produced, for example, by means of a drill or a cutting process.
Die Ausnehmung wird in der Regel durch einen Bereich der Wand begrenzt, welcher als angrenzender Wandbereich bezeichnet ist. Dieser definiert einerseits die Form der Ausnehmung der Wand sowie dessen nähere Umgebung. Das zweite Teil des Abdichtelements wirkt mit diesem angrenzenden Bereich der Wand zusammen, um einen flüssigkeitsundurchlässigen Verschluss bereitzustellen. Es gelten im Zusammenhang mit der Beschaffenheit des zweiten Teils des Abdichtelements die Ausführungen zur Beschaffenheit des ersten Teils entsprechend, insbesondere kann dies aus einem plastisch oder elastisch verformbaren Material gebildet sein.The recess is usually limited by an area of the wall, which is referred to as the adjoining wall area. On the one hand, this defines the shape of the recess in the wall and its immediate surroundings. The second part of the sealing element cooperates with this adjacent area of the wall to provide a liquid-impermeable seal. In connection with the nature of the second part of the sealing element, the statements on the nature of the first part apply accordingly, in particular this can be formed from a plastically or elastically deformable material.
Eine mögliche Ausgestaltung sieht eine verformbare Beschaffenheit des zweiten Teils vor, so dass dieses an die Form und Oberfläche der Begrenzung der Ausnehmung und ggf. an sich dem daran anschließenden angrenzenden Wandbereich anpassbar ist. Auch dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass der zweite Teil aus Gummi gefertigt ist. Hierdurch kann in einfacher Weise ein flüssigkeitsdichter Verschluss zwischen dem an der Ausnehmung angrenzenden Wandbereich und dem zweiten Teil des Abdichtelements erfolgen.One possible embodiment provides a deformable nature of the second part, so that it can be adapted to the shape and surface of the boundary of the recess and, if necessary, to the adjoining wall area. This can also take place, for example, in that the second part is made of rubber. In this way, a liquid-tight seal between the wall area adjoining the recess and the second part of the sealing element can take place in a simple manner.
In einer weiteren möglichen Fortbildung des Abdichtelements weist das zweite Teil in einer Querschnittsebene, welche eine Mittenachse in Durchtrittsrichtung des elektrischen Leiters umfasst, eine U-förmige oder V-förmige in Umfangsrichtung des zweiten Teils umlaufende Nut auf, mit welcher ein am zweiten Teil, insbesondere radial, angrenzender Wandbereich umgreifbar ist und wobei das Umgreifen derart erfolgt, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zwischen Wand und zweitem Teil verhindert wird. Die Nut läuft somit längs des der Wand zugewandten Umfangs des Abdichtelements, insbesondere des zweiten Teils des Abdichtelements. Die Nut umfasst mindestens zwei Seitenwände, bspw. im Fall der V-förmigen Nut. Im Fall der U-förmigen Nut werden die zwei Seitenwände um einen Nutboden ergänzt, welcher die beiden Seitenwände verbindet. Eine Öffnung des U, d.h. insbesondere die Breite des Nutbodens, bzw. die Öffnung des V, insbesondere der von den beiden Seitenwänden eingeschlossene Öffnungswinkel, ist vorteilhafterweise auf eine Dicke des angrenzenden Wandbereichs der Ausnehmung abgestimmt. Die Länge und/oder Beschaffenheit der Seitenwände ist ebenfalls auf die vorliegenden Eigenschaften der Wand, insbesondere deren Oberflächeneigenschaften, anpassbar. Der Querschnitt der Ausnehmung senkrecht zur Durchtrittsrichtung des elektrischen Leiters muss in diesem Zusammenhang nicht kreisförmig sein, sondern kann auch anders geformt sein, bspw. elliptisch, eckig oder ähnliches.In a further possible development of the sealing element, the second part has, in a cross-sectional plane which comprises a central axis in the direction of passage of the electrical conductor, a U-shaped or V-shaped groove running around the circumference of the second part, with which a groove on the second part, in particular radially adjoining wall area can be grasped and the grasping takes place in such a way that the passage of liquid between the wall and the second part is prevented. The groove thus runs along the circumference of the sealing element facing the wall, in particular the second part of the sealing element. The groove comprises at least two side walls, for example in the case of the V-shaped groove. In the case of the U-shaped groove, the two side walls are supplemented by a groove base which connects the two side walls. An opening of the U, ie in particular the width of the groove base, or the opening of the V, in particular the opening angle enclosed by the two side walls, is advantageously matched to a thickness of the adjacent wall area of the recess. The length and / or nature of the Side walls can also be adapted to the properties of the wall, in particular its surface properties. The cross section of the recess perpendicular to the direction of passage of the electrical conductor does not have to be circular in this context, but can also be shaped differently, for example elliptical, angular or the like.
In einer Ausführungsform ist die Ausnehmung kreisförmig, so dass das Abdichtelement rotationssymmetrisch ausgebildet werden kann. Insbesondere kann der U-förmige bzw. V-förmige Querschnitt derart dimensioniert sein, dass die Seitenflächen des U bzw. die Seitenwände des V beim Einbau des zweiten Teils in die Ausnehmung derart elastisch verformt werden, dass diese eine auf den umgriffenen Wandbereich wirkende Rückstellkraft ausüben. Vorteilhafterweise erfolgt dies im gesamten Bereich der Grenzfläche zwischen dem zweiten Teil des Abdichtelements und dem angrenzenden Wandbereich.In one embodiment, the recess is circular so that the sealing element can be designed to be rotationally symmetrical. In particular, the U-shaped or V-shaped cross section can be dimensioned in such a way that the side surfaces of the U or the side walls of the V are elastically deformed when the second part is installed in the recess such that they exert a restoring force acting on the enclosed wall area . This advantageously takes place in the entire area of the interface between the second part of the sealing element and the adjoining wall area.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Abdichtelements ist an einer Seitenwand der Nut wenigstens eine Dichtzunge angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Dichtzunge derart angeordnet ist, dass diese im installierten Zustand mit der Wand oder mit der Seitenwand einen spitzen Winkel, insbesondere radial nach außen öffnend, aufweist und die Wand, insbesondere den angrenzenden Wandbereich, kontaktiert. Vorteilhafterweise liegt der spitze Öffnungswinkel zwischen 15° und 60°, insbesondere zwischen 15° und 45°. In diesem Fall weist insbesondere der Nutboden bei einer U-förmigen Nut eine solche Breite auf, dass nicht beide Seitenflächen gleichzeitig unmittelbar in Kontakt mit dem umgreifbaren Wandbereich stehen. Durch die zusätzlichen Dichtzungen wird die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen Wand und zweitem Teil erhöht. Weisen die Dichtzungen radial nach außen, also weg vom Nutboden, werden die Dichtzungen durch die Flüssigkeit an die Wand gepresst und schließen flüssigkeitsdicht ab. Indem mehrere Dichtzungen in radialer Richtung vorgesehen werden, kann der Dichtungseffekt weiter erhöht werden.In a further possible embodiment of the sealing element, at least one sealing tongue is arranged on a side wall of the groove, the at least one sealing tongue being arranged in such a way that, in the installed state, it forms an acute angle with the wall or with the side wall, in particular opening radially outward, and the wall, in particular the adjacent wall area, contacted. The acute opening angle is advantageously between 15 ° and 60 °, in particular between 15 ° and 45 °. In this case, the groove bottom in particular has such a width in the case of a U-shaped groove that both side surfaces are not in direct contact with the wall area that can be grasped at the same time. The additional sealing tongues increase the liquid tightness between the wall and the second part. If the sealing tongues point radially outwards, i.e. away from the groove base, the sealing tongues are pressed against the wall by the liquid and close in a liquid-tight manner. By providing several sealing tongues in the radial direction, the sealing effect can be further increased.
In einer weiteren möglichen Ausführung ist im installierten Zustand eine der Seitenflächen des U bzw. des V in flächigem Kontakt mit dem umgegriffenen Wandbereich. Insbesondere kann dies der Wandbereich sein, welcher dem ersten Raum abgewandt ist, d.h. im zweiten Raum angeordnet ist. Die zweite die Wand nicht kontaktierende Seitenfläche weist wenigstens eine Dichtzunge auf, vorzugsweise zwei oder mehr Dichtzungen, die sich von der zweiten Seitenwand, die den umgriffenen Wandbereich nicht direkt kontaktiert, zu dem umgriffenen Wandbereich hin erstreckt. Die wenigstens eine Dichtzunge bzw. die Mehrzahl an Dichtzungen sind derart ausgestaltet, bspw. in ihrer Länge, dass diese im installierten Zustand den umgriffenen Wandbereich kontaktieren, d.h. sie sind in Kontakt mit der Wand radial außerhalb der die Ausnehmung begrenzenden Begrenzungsfläche.In a further possible embodiment, in the installed state, one of the side surfaces of the U or V is in flat contact with the encompassed wall area. In particular, this can be the wall area which faces away from the first room, i.e. is arranged in the second room. The second side surface which does not contact the wall has at least one sealing tongue, preferably two or more sealing tongues, which extend from the second side wall, which does not contact the enclosed wall area directly, to the enclosed wall area. The at least one sealing tongue or the plurality of sealing tongues are designed in such a way, for example in terms of their length, that they contact the enclosed wall area in the installed state, i.e. they are in contact with the wall radially outside the boundary surface delimiting the recess.
In einer weiteren möglichen Fortbildung des Abdichtelements ist zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil wenigstens ein elastisches Federelement vorhanden, durch welches Kräfte, insbesondere mechanische Kräfte, in eine Durchtrittsrichtung des elektrischen Leiters und/oder quer zur Durchtrittsrichtung durch elastische Verformung aufnehmbar sind. Hierdurch wird im installierten Zustand eine größere Bewegungsmöglichkeit für den elektrischen Leiter relativ zur Wand ermöglicht. Dies ist insbesondere von Vorteil, da in einem Fahrzeug Relativbewegungen bspw. eines außerhalb des Gehäuses angeordneten Anschlusses für den elektrischen Leiter relativ zum Gehäuse des Energiespeichersystems auftreten. Durch das Federelement, welches ggf. auch als Faltenbalg ausgestaltet sein kann, wird die Bewegungstoleranz, insbesondere für einen starren elektrischen Leiter, z.B. für eine Stromschiene, erhöht. Gleichzeitig wird der Austritt von Flüssigkeit aus dem ersten Raum vermieden.In a further possible development of the sealing element, at least one elastic spring element is present between the first part and the second part, by means of which forces, in particular mechanical forces, can be absorbed in a direction of passage of the electrical conductor and / or transversely to the direction of passage by elastic deformation. As a result, in the installed state, a greater possibility of movement for the electrical conductor relative to the wall is made possible. This is particularly advantageous since relative movements, for example of a connection for the electrical conductor arranged outside the housing, occur in a vehicle relative to the housing of the energy storage system. The spring element, which can optionally also be designed as a bellows, increases the movement tolerance, especially for a rigid electrical conductor, e.g. for a busbar. At the same time, the escape of liquid from the first space is avoided.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Abdichtelements ist dieses einteilig ausgebildet. Insbesondere können das erste Teil, das zweite Teil und das Federelement einstückig ausgebildet sein. Bspw. kann dies aus entsprechendem Gummi einteilig gegossen, gefräst, gepresst oder in anderer Weise einstückig bzw. einteilig hergestellt sein.In a further possible embodiment of the sealing element, it is designed in one piece. In particular, the first part, the second part and the spring element can be designed in one piece. For example, this can be cast in one piece from appropriate rubber, milled, pressed or produced in one piece or in one piece in another way.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem mit einer Mehrzahl an elektrochemischen Zellen zur Aufnahme und/oder Abgabe elektrischer Energie. Damit wird die Mehrzahl an elektrochemischen Zellen im Betrieb mit einer wärmetauschenden Flüssigkeit umspült, insbesondere gekühlt. Ferner umfasst das Energiespeichersystem ein Gehäuse, welches einen ersten Raum, insbesondere Innenraum, umschließt bzw. umgibt, in welchem die Flüssigkeit im Kühlbetrieb zur Kühlung der Zellen geführt ist. Darüber hinaus weist das Energiespeichersystem einen elektrischen Leiter auf, mit welchem elektrische Energie von und/oder zu den elektrochemischen Zellen, ab und/oder zuführbar ist. Der elektrische Leiter ist dazu vorgesehen, mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Anschluss, insbesondere einer Schaltbox, verbunden zu werden. Im Betrieb des Energiespeichersystems ist dieser auch entsprechend mit der Schaltbox verbunden. Das Gehäuse des Energiespeichersystems umfasst eine Wand mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Abdichtelements. Der elektrische Leiter ist mittels des in der Ausnehmung angeordneten erfindungsgemäßen Abdichtelements aus dem ersten Raum, insbesondere aus dem Innenraum, und durch die Ausnehmung herausführbar bzw. herausgeführt. Somit wird ein flüssigkeitsgekühltes Energiespeichersystem bereitgestellt, dass eine einfache und flüssigkeitsdichte Ausführung der elektrischen Energie mittels des durch das Abdichtelement geschleusten elektrischen Leiters ermöglicht. Der elektrische Leiter kann als starre Stromschiene oder als in sich beweglicher, in seinem Leitungsverlauf verformbarer Leiter ausgebildet sein. Insbesondere kann der elektrische Leiter als Rundleiter ausgestaltet sein, bspw. als Bolzen, oder als Kabel.The object is also achieved by an energy storage system according to the invention with a plurality of electrochemical cells for receiving and / or releasing electrical energy. In this way, the majority of electrochemical cells are washed around, in particular cooled, with a heat-exchanging liquid during operation. Furthermore, the energy storage system comprises a housing which encloses or surrounds a first space, in particular an interior space, in which the liquid is guided to cool the cells in the cooling mode. In addition, the energy storage system has an electrical conductor with which electrical energy from and / or to the electrochemical cells can be withdrawn and / or supplied. The electrical conductor is provided to be connected to an electrical connection arranged outside the housing, in particular a switch box. When the energy storage system is in operation, it is also connected to the switch box accordingly. The housing of the energy storage system comprises a wall with a recess for receiving a sealing element. The electrical conductor can be guided out of the first space, in particular out of the interior space, and through the recess by means of the sealing element according to the invention arranged in the recess. Thus becomes a liquid-cooled energy storage system is provided that enables a simple and liquid-tight implementation of the electrical energy by means of the electrical conductor passed through the sealing element. The electrical conductor can be designed as a rigid busbar or as an inherently movable conductor that can be deformed in its line course. In particular, the electrical conductor can be designed as a round conductor, for example as a bolt, or as a cable.
Sofern der elektrische Leiter eine Mehrzahl an Leiterelementen, insbesondere Litzen, oder ein Leitergeflecht umfasst, so dass der elektrische Leiter in sich beweglich, also in seinem Leiterverlauf verformbar, ausgestaltet ist, ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der mechanischen Kräfte und Toleranzen. Der elektrische Leiter bewirkt in diesem Fall selbst eine Erhöhung der Bewegungstoleranz des Energiespeichersystems über die Toleranz des Abdichtelements hinaus.If the electrical conductor comprises a plurality of conductor elements, in particular strands, or a conductor braid, so that the electrical conductor is designed to be movable in itself, that is to say deformable in its conductor course, there are further advantages in terms of mechanical forces and tolerances. In this case, the electrical conductor itself increases the movement tolerance of the energy storage system beyond the tolerance of the sealing element.
In einer weiteren möglichen Fortbildung des Energiespeichersystems ist der elektrische Leiter zumindest abschnittsweise flüssigkeitsdicht versiegelt. Sofern der Leiter durch Einzelleiter bzw. als Leitergeflecht aufgebaut ist, ergeben sich kleinteilige Zwischenräume zwischen den Einzelleitern bzw. dem Leitergeflecht. Hierdurch können Kapillareffekte auftreten, durch welche ggf. die im Betrieb vorhandene Flüssigkeit aus dem Innenraum des Gehäuses in die Zwischenräume des Leiters eintritt und innerhalb des elektrischen Leiters durch die Ausnehmung des Gehäuses aus dem Gehäuse austritt. Daher ist es vorteilhaft, dass der Leiter selbst zumindest abschnittsweise flüssigkeitsdicht versiegelt ist, insbesondere in demjenigen Bereich des Leiters, der von der Innenfläche des ersten Teils des Abdichtelements umschlossen ist. Dadurch kann eine Flüssigkeitsleitung in Zwischenräumen des elektrischen Leiters aus dem Gehäuse heraus vermieden werden. Dies ist bspw. durch entsprechende Befüllung der Zwischenräume mit einem nicht in der Flüssigkeit löslichen Material erreichbar, bspw. mit einem geeigneten Harz. Mittels eines zumindest abschnittsweise flüssigkeitsdicht versiegelten elektrischen Leiters wird einerseits ein in sich beweglicher elektrischer Leiter bereitgestellt werden, der die Toleranzen für die Relativbewegung von elektrischem Leiter zu Anschlussstück erhöht. Andererseits wird der Leiter derart ausgebildet, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt durch den Leiter aus dem Gehäuse des Energiespeichersystems vermieden wird.In a further possible development of the energy storage system, the electrical conductor is sealed in a liquid-tight manner, at least in sections. If the conductor is made up of individual conductors or as a conductor braid, there are small spaces between the individual conductors or the conductor braid. As a result, capillary effects can occur, through which the liquid which may be present during operation enters the interstices of the conductor from the interior of the housing and exits the housing through the recess in the housing within the electrical conductor. It is therefore advantageous that the conductor itself is sealed in a liquid-tight manner, at least in sections, in particular in that area of the conductor which is enclosed by the inner surface of the first part of the sealing element. This makes it possible to avoid liquid conduction out of the housing in the spaces between the electrical conductor. This can be achieved, for example, by appropriately filling the intermediate spaces with a material that is not soluble in the liquid, for example with a suitable resin. By means of an electrical conductor which is at least partially sealed in a liquid-tight manner, on the one hand an electrical conductor that is movable in itself is provided, which increases the tolerances for the relative movement of electrical conductor to connector. On the other hand, the conductor is designed in such a way that a liquid passage through the conductor from the housing of the energy storage system is avoided.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Figur erläutert. Es zeigt die
-
1 eine Schnittdarstellung durch eine Gehäusewand einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems mit einer Ausnehmung und einer Ausführungsform eines darin positionierten Abdichtelements.
-
1 a sectional view through a housing wall of an embodiment of an energy storage system according to the invention with a recess and an embodiment of a sealing element positioned therein.
Die gezeigte
Das Energiespeichersystem
Das Gehäuse
Um das Gehäuse
Das Abdichtelement
Die Öffnung
Die Öffnung
Weist der elektrische Leiter
Aufgrund der elastischen Eigenschaft des ersten Teils
Ferner passt sich durch diese Dehnung die Innenfläche
Ferner umfasst das Abdichtelement
Die U-förmige Nut weist zwei Seitenwände
Insbesondere kann die Breite des Nutbodens
In der in der Figur gezeigten Ausführung ist die Breite des Nutbodens
Die in der Figur gezeigte Ausführungsform weist eine den angrenzenden Wandbereich flächig kontaktierende Seitenwand
Die Seitenwand
An der beabstandeten Seitenwand
Die Dichtzungen
Im installierten Zustand greift der die Ausnehmung
Der erste Teil
Das Federelement
Ferner kann das Abdichtelement
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AbdichtelementSealing element
- 22
- erster Teilfirst part
- 33
- Öffnungopening
- 44th
- InnenflächeInner surface
- 55
- zweiter Teilsecond part
- 66th
- NutGroove
- 77th
- Seitenwand der NutSide wall of the groove
- 88th
- NutbodenGroove bottom
- 99
- DichtzungeSealing tongue
- 1010
- FederelementSpring element
- 1111
- Installationshilfe Installation help
- 100100
- EnergiespeichersystemEnergy storage system
- 101101
- Gehäuse casing
- R:R:
- erster Raumfirst room
- A:A:
- AusnehmungRecess
- W:W:
- Wandwall
- L:L:
- elektrischer Leiterelectrical conductor
- D:D:
- DurchtrittsrichtungDirection of passage
- F:Q:
- Flüssigkeitliquid
- M:M:
- MittenachseCentral axis
Claims (10)
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DE102019122287.7A DE102019122287B4 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Sealing element and energy storage system with sealing element |
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DE102019122287.7A DE102019122287B4 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Sealing element and energy storage system with sealing element |
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DE102019122287B4 DE102019122287B4 (en) | 2021-10-21 |
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- 2019-08-20 DE DE102019122287.7A patent/DE102019122287B4/en active Active
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Title |
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JP 2018-87325 A; (Maschinenübersetzung, EPO-online [abgerufen am 29.05.2020]) und Derwent-abstract, AN_WPI 201845286U * |
Also Published As
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---|---|
DE102019122287B4 (en) | 2021-10-21 |
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