DE102019200677A1 - Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses insbesondere einer Fahrzeugbatterie, Fahrzeugbatterie sowie Fahrzeug mit einer solchen - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. ein Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses (4) insbesondere einer Fahrzeugbatterie (3), wobei das Batteriegehäuse (4) ein Gehäuseunterteil (5) und ein Gehäuseoberteil (8) aufweist, welche im Bereich zueinander korrespondierender Kontaktflächen (9, 11) sowie unter Vermittlung einer Beschichtung aus einem Abdichtungsmittel (10) aufeinander gelegt und untereinander kraftschlüssig verbunden werden. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Abdichtungsmittel (10) mittels zumindest einer Transferfolie (16) bereitgestellt und vor dem kraftschlüssigen Verbinden des Gehäuseunterteils (5) mit dem Gehäuseoberteil (8) unter Wärmeeintrag zumindest auf eine der Kontaktflächen (9, 11) appliziert und von der zumindest einen Transferfolie (16) gelöst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses insbesondere einer Fahrzeugbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein derart abgedichtetes Batteriegehäuse und gemäß Anspruch 9 bzw. 10 eine Fahrzeugbatterie mit einem solchen Batteriegehäuse sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugbatterie.
  • Aus der GB 397 068 A ist allgemein der Einsatz von Wachs als Verschluss- bzw. Abdichtungsmittel für ein Batteriegehäuse bekannt, um das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse zu verhindern.
  • Die CN 204979677 U beschreibt eine Acryl-Verpackungsbox zur pharmazeutischen bzw. Medikamentenverpackung, mit einem schalenförmigen Unterteil und einem das Unterteil verschließenden Oberteil bzw. Deckel. Unterteil und Oberteil weisen zueinander korrespondierende Auflageflansche auf, wobei im Zusammenbau ein Fortsatz des Flansches des Oberteils formschlüssig in eine Nut des Unterteils eingreift. In der Nut ist eine Schicht aus einem Wachs zum wasserdichten Abdichten der Fügeverbindung angeordnet. Die Wachsschicht wird mittels einer Pipettiervorrichtung dosiert in die Nut eingespritzt.
  • Aus der CN 207818680 U ist ein Batteriegehäuse mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil bekannt, wobei die beiden Gehäuseteile einen Verbindungsabschnitt ausbilden, der durch zueinander korrespondierende Befestigungsflansche derselben gebildet ist, wobei die Befestigungsflansche mittels mechanischer Befestigungselemente untereinander kraftschlüssig verbunden sind. Die Befestigungsflansche bilden eine Nut aus, in welcher ein Versiegelungslack bzw. -wachs zur fluiddichten Abdichtung des Verbindungsabschnittes eingebracht ist.
  • Aus der Praxis ist es des Weiteren bekannt, dass die vorbeschriebenen Abdichtungsmaßnahmen infolge beispielweise übermäßigen Wachsauftrags auf die Kontaktflächen der Befestigungsflansche eine Verunreinigung des Batteriegehäuses und/oder der verwendeten Werkzeuge, beispielsweise Schrauberwerkzeuge, durch aus der Fügestelle austretendes Abdichtungsmittel zu verzeichnen ist, welches wiederum erhöhten Aufwand, insbesondere zur Reinigung derselben erfordert. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf den Stand der Technik einfaches und kostengünstiges Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses insbesondere einer Fahrzeugbatterie anzugeben, vermittels dessen mit minimierten Material- und Fertigungsaufwand besagte Abdichtung des Batteriegehäuses, im Besonderen auch unter Vermeidung von nachträglichem Reinigungsaufwand, ermöglicht ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein derart abgedichtetes Batteriegehäuse, eine Fahrzeugbatterie mit einem solchen Batteriegehäuse sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugbatterie zur Verfügung zu stellen.
  • Ausgehend von einem Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses insbesondere einer Fahrzeugbatterie, wobei das Batteriegehäuse ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil aufweist, welche im Bereich zueinander korrespondierender Kontaktflächen sowie unter Vermittlung einer Beschichtung aus einem Abdichtungsmittel aufeinander gelegt und untereinander kraftschlüssig verbunden werden, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Abdichtungsmittel mittels zumindest einer Transferfolie bereitgestellt und vor dem kraftschlüssigen Verbinden des Gehäuseunterteils mit dem Gehäuseoberteil unter Wärmeeintrag zumindest auf eine der Kontaktflächen appliziert und von der zumindest einen Transferfolie gelöst wird.
  • Hierdurch ist eine definierte und äußerst saubere sowie zuverlässige Applizierung des Abdichtungsmittels auf die betreffende Kontaktfläche ermöglicht. Ferner erlaubt dieses Verfahren ein hoch automatisierbares Auftragen des Abdichtungsmittels auf die betreffende Kontaktfläche. Nach dem Stand der Technik zu verzeichnende und nur mit erhöhtem Aufwand beseitigbare Verunreinigungen sind durch die erfindungsgemäße Maßnahme vorteilhaft vermieden.
  • Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Danach ist gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Abdichtungsmittel mittels einer den Verlauf der betreffenden Kontaktfläche zumindest teilweise nachbildenden, schablonenartigen Transferfolie bereitgestellt wird. Hierdurch ist bevorzugt eine unmittelbar an die aktuellen Gegebenheiten bzw. eine an die aktuell zu verzeichnende Kontur des Batteriegehäuses angepasste Transferfolie bereitgestellt, die eine fehlerhafte Applizierung der betreffenden Kontaktfläche mit Abdichtungsmittel zuverlässig verhindert.
  • Weiter bevorzugt wird dazu das Abdichtungsmittel mittels einer schablonenartigen Transferfolie bereitgestellt, welche eine rahmenförmige oder ringförmige Gestalt aufweist. Die Transferfolie ist demnach sozusagen umlaufend ausgebildet, wodurch Fehlstellen, also Fügestellen ohne besagtes Abdichtungsmittel wirkungsvoll verhindert sind.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird das Abdichtungsmittel mittels einer streifenförmigen Transferfolie bereitgestellt. Hierdurch kann das Abdichtungsmittel vorteilhaft auf Fügestellen unterschiedlicher Struktur bzw. Ausbildung appliziert werden. D.h., die das Abdichtungsmittel bereitstellende Transferfolie ist nicht auf ein bestimmtes Batteriegehäuse ausgelegt, sondern kann zur Abdichtung einer Vielzahl unterschiedlich gestalteter Batteriegehäuse eingesetzt werden.
  • Weiter bevorzugt wird die streifenförmige Transferfolie in einem aufgerollten Zustand bereitgestellt, welches insbesondere das automatische Applizieren des Abdichtungsmittels auf die betreffende Kontaktfläche besonders vereinfacht.
  • Der erforderliche Wärmeeintrag zum Applizieren des Abdichtungsmittels auf die betreffende Kontaktfläche und zum Lösen des Abdichtungsmittels von der Transferfolie kann durch unmittelbaren Kontakt eines Heizelements mit der Transferfolie oder kontaktlos durch Wärmestrahlung, z.B. Infrarot-Strahlung, oder auf Basis elektromagnetischer Induktion erfolgen.
  • Was das Abdichtungsmittel an sich anbelangt, wird bevorzugt ein Wachs in Anwendung gebracht. Alternativ kann auch ein Gemisch aus Wachsen , Harzen, Ölen und/oder Additiven zur Anwendung kommen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Batteriegehäuse, welches mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche fluiddicht abgedichtet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Fahrzeugbatterie mit einem solchen Batteriegehäuse sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugbatterie.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:
    • 1 äußerst schematisch ein Fahrzeug, welches eine erfindungsgemäß ausgebildete Fahrzeugbatterie aufweist,
    • 2 die Fahrzeugbatterie nach 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung,
    • 3 die Einzelheit „Z“ nach 2,
    • 4 eine äußerst schematische Darstellung der Beschichtung eines Gehäuseunterteils der Fahrzeugbatterie mit einem Abdichtungsmittel gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung,
    • 5 das Gehäuseunterteil nach 4 zu einem fortgeschrittenem Zeitpunkt, und
    • 6 eine äußerst schematisch dargestellte zweite vorteilhafte Ausführungsvariante der Beschichtung eines Gehäuseunterteils der Fahrzeugbatterie mit einem Abdichtungsmittel.
  • 1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend einen Personenkraftwagen, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und mit einer eine Traktions- bzw. Hochvolt-Batterie ausbildenden Fahrzeugbatterie 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1. Durch die Erfindung mit erfasst ist insbesondere auch ein sogenanntes Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). Die Fahrzeugbatterie 3 weist ein Batteriegehäuse 4 auf, in welchem bevorzugt zwei oder mehr, nicht zeichnerisch dargestellte und untereinander elektrisch zusammengeschaltete Batteriemodule angeordnet bzw. anordbar sind, die ihrerseits bevorzugt aus mehreren, elektrisch zusammengeschalteten Batteriezellen bestehen.
  • Das Batteriegehäuse 4 weist gemäß den 1, 4 und 5 ein schalen- bzw. trogförmiges Gehäuseunterteil 5 mit einem Gehäuseboden 6 (vgl. 3) und einer rahmenförmigen Gehäusewandung 7 auf. Auf dem Gehäuseboden 6 sind die oben erwähnten, nicht zeichnerisch dargestellte Batteriemodule abstell- und fixierbar. Dem Gehäuseunterteil 5 ist ein das Batteriegehäuse 4 verschließendes Gehäuseoberteil 8, vorliegend in Form eines Deckelelements zugeordnet.
  • Das Gehäuseoberteil 8 bildet im Randbereich desselben eine umlaufende erste Kontaktfläche 9 aus und ist gemäß den 2 und 3 in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung) gesehen unter Vermittlung einer Beschichtung aus einem Abdichtungsmittel 10 von oben auf eine durch eine nach oben weisende Stirnfläche der Gehäusewandung 7 des Gehäuseunterteils 5 gebildete zweite Kontaktfläche 11 desselben aufgesetzt und in einer Vielzahl von Befestigungsstellen 12 mittels je eines mechanischen Befestigungselementes 13, vorliegend je einer Befestigungsschraube, kraftschlüssig mit dem Gehäuseunterteil 5 verbunden. Hierzu durchsetzen die Befestigungsschrauben je eine zugeordnete Bohrung 14 im Gehäuseoberteil 5 und sind in je eine Gewinde- oder Aufnahmebohrung 15 der Gehäusewandung 7 des Gehäuseunterteils 5 eingeschraubt. Das Abdichtungmittel 10 dient der fluiddichten Abdichtung der Fügestelle, um das Eindringen von Flüssigkeit oder Gas, insbesondere Wasser oder Wasserdampf von außen in das Gehäuseinnere zu verhindern.
  • Bevorzugt besteht das Abdichtungsmittel 10 aus einem an sich bekannten Wachs. Alternativ kann dieses auch durch ein Gemisch aus Wachsen, Harzen, Ölen und/oder Additiven gebildet sein. Weiter bevorzugt ist das Abdichtungsmittel 10 dauerplastisch ausgebildet, um die Weiterverarbeitung desselben sowie zweckbestimmt die Dichtigkeit der Fügestelle dauerhaft zu gewährleisten.
  • Gemäß den 4 bis 6 wird das Abdichtungsmittel 10 mittels einer Transferfolie 16 bereitgestellt, welche einseitig das Abdichtungsmittel 10 in einer vorgegebenen Materialstärke aufweist. Hierzu wird die Transferfolie 16 vorab mit besagtem Abdichtungsmittel 10 versehen und zur Weiterverarbeitung vorgehalten. Das Abdichtungsmittel 10 kann dabei durch Aufspritzen, Aufdrucken, Aufsprühen, Tauchen oder andere an sich bekannte Beschichtungsverfahren auf die Transferfolie 16 aufgetragen werden.
  • Gemäß einer mit den 4 und 5 gezeigten ersten Ausführungsvariante der Erfindung wird das Abdichtungsmittel 10 durch eine den Verlauf der betreffenden Kontaktfläche 11, vorliegend der Kontaktfläche 11 des Gehäuseunterteils 5 nachbildenden schablonenartigen Transferfolie 16 mit rahmenförmiger Gestalt bereitgestellt. Zum Abdichten des Batteriegehäuses 4 wird insoweit zunächst die bereitgestellte Transferfolie 16 derart auf die durch die Gehäusewandung 7 gebildete umlaufende zweite Kontaktfläche 11 des Gehäuseunterteils 5 abgelegt, dass das Abdichtungsmittel 10 die zweite Kontaktfläche 11 unmittelbar kontaktiert (vgl. 4).
  • Gemäß 5 erfolgt im Anschluss daran ein Wärmeeintrag in die Transferfolie 10 samt Abdichtungsmittel 10 derart, dass sich das Abdichtungsmittel 10 von der Transferfolie 10 löst und die Transferfolie 10 vom auf die zweite Kontaktfläche 11 applizierten Abdichtungsmittel 10 abgezogen werden kann. Es versteht sich dabei für den Fachmann sicherlich von selbst, dass die Transferfolie 10 entsprechend der zum Einsatz kommenden Temperaturen temperaturbeständig sowie zumindest in Grenzen flexibel ausgebildet ist. Die Transferfolie 10 kann beispielsweise durch eine Art Papier aus Aluminiumoxid- und/oder Siliciumdioxid-Fasern oder auch aus Keramik-Fasern gebildet sein, welche gegebenenfalls zur Erzielung der Temperaturbeständigkeit silikonbeschichtet sind.
  • Der Wärmeeintrag kann wie in 5 gezeigt mittels eines hier äußerst schematisch dargestellten Heizelements 17 bewirkt werden, welches nach Art eines Bügeleisens die Transferfolie 10 unmittelbar kontaktiert und entlang der zweiten Kontaktfläche 11 geführt wird (vgl. 5, Richtungspfeile). Alternativ kann die Erwärmung auch kontaktlos mittels beispielsweise Infrarot-Strahlung oder auf Basis elektromagnetischer Induktion erfolgen.
  • Ist die Transferfolie 10 vom auf die zweite Kontaktfläche 11 des Gehäuseunterteils 5 applizierten Abdichtungsmittel 10 gelöst, kann das Gehäuseoberteil 8 unter Vermittlung des besagten zwischengeordneten Abdichtungsmittels 10 auf das Gehäuseunterteil 5 aufgesetzt und mit demselben wie oben bereits beschrieben kraftschlüssig verbunden werden. Was die kraftschlüssige Verbindung von Gehäuseunterteil 5 und Gehäuseoberteil 8 untereinander anbelangt, beschränkt sich die Erfindung jedoch nicht auf besagte Befestigungsschrauben, sondern erfasst jedwede an sich bekannte Befstigungsmaßnahme mittels geeigneter Befestigungselemente 13, beispielsweise mittels Klammerelemente, welche das Gehäuseunter- und -oberteil 5, 8 im Randbereich derselben umklammern (nicht zeichnerisch dargestellt).
  • Die in 6 gezeigte zweite Ausführungsvariante der Erfindung unterscheidet sich zur ersten Ausführungsvariante im Wesentlichen dadurch, dass das Abdichtungsmittel 10 mittels einer streifenförmigen Transferfolie 16 bereitgestellt wird. Hierdurch kann das Abdichtungsmittel 10 vorteilhaft auf Fügestellen unterschiedlicher Struktur bzw. Ausbildung appliziert werden. D.h., die das Abdichtungsmittel 10 bereitstellende Transferfolie 16 ist wie bereits oben dargetan nicht auf ein bestimmtes Batteriegehäuse 4 ausgelegt, sondern kann zur Abdichtung einer Vielzahl unterschiedlich gestalteter Batteriegehäuse 4 mit insbesondere unterschiedlichen Verläufen der Kontaktflächen 9, 11 eingesetzt werden. Wie der 5 weiter zu entnehmen ist, wird die streifenförmige Transferfolie16 bevorzugt in einem aufgerollten Zustand bereitgestellt, welches insbesondere das automatische Applizieren des Abdichtungsmittels 10 auf die betreffende Kontaktfläche 9, 11 besonders vereinfacht. Durch Abrollen der Transferfolie 16 von besagter Rolle und nachfolgendes Erwärmen derselben mittels des Heizelements 17 ist eine kontinuierliche Beschichtung der betreffenden Kontaktfläche 9, 11, vorliegend der Kontaktfläche 11 des Gehäuseunterteils 5, ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Elektromotor
    3
    Fahrzeugbatterie
    4
    Batteriegehäuse
    5
    Gehäuseunterteil
    6
    Gehäuseboden
    7
    Gehäusewandung
    8
    Gehäuseoberteil
    9
    Kontaktfläche (Gehäuseoberteil 8)
    10
    Abdichtungsmittel
    11
    Kontaktfläche (Gehäuseunterteil 5)
    12
    Befestigungsstelle
    13
    Befestigungselement
    14
    Bohrung
    15
    Gewinde- oder Aufnahmebohrung
    16
    Transferfolie
    17
    Heizelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • GB 397068 A [0002]
    • CN 204979677 U [0003]
    • CN 207818680 U [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum fluiddichten Abdichten eines Batteriegehäuses (4) insbesondere einer Fahrzeugbatterie (3), wobei das Batteriegehäuse (4) ein Gehäuseunterteil (5) und ein Gehäuseoberteil (8) aufweist, welche im Bereich zueinander korrespondierender Kontaktflächen (9, 11) sowie unter Vermittlung einer Beschichtung aus einem Abdichtungsmittel (10) aufeinander gelegt und untereinander kraftschlüssig verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungsmittel (10) mittels zumindest einer Transferfolie (16) bereitgestellt und vor dem kraftschlüssigen Verbinden des Gehäuseunterteils (5) mit dem Gehäuseoberteil (8) unter Wärmeeintrag zumindest auf eine der Kontaktflächen (9, 11) appliziert und von der zumindest einen Transferfolie (16) gelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungsmittel (10) mittels einer den Verlauf der betreffenden Kontaktfläche (9, 11) zumindest teilweise nachbildenden, schablonenartigen Transferfolie (16) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungsmittel (10) mittels einer schablonenartigen Transferfolie (16) bereitgestellt wird, welche eine rahmenförmige oder ringförmige Gestalt aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungsmittel (10) mittels einer streifenförmigen Transferfolie (16) bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmige Transferfolie (16) in einem aufgerollten Zustand bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag durch unmittelbaren Kontakt eines Heizelements (17) mit der Transferfolie (16) oder kontaktlos durch Wärmestrahlung oder auf Basis elektromagnetischer Induktion erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdichtungsmittel (10) ein Wachs verwendet wird.
  8. Batteriegehäuse (4), welches mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche fluiddicht abgedichtet ist.
  9. Fahrzeugbatterie (3), mit einem Batteriegehäuse (8) nach Anspruch 8.
  10. Fahrzeug (1), mit einer Fahrzeugbatterie (3) nach Anspruch 9.
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