DE102020211574A1 - Method for manufacturing a battery cover and battery with a battery cover manufactured in this way - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird u.a. ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriedeckels (5) mit folgenden Schritten:a) Bereitstellung einer Formplatine (11) aus Metallblech, undb) Ausbildung zumindest einer lokal begrenzten thermischen Verspannung in der Formplatine (11) durch Wärmeenergieeintrag von einer Seite der Formplatine (11) her in die Oberfläche derselben, wobei der Grad des Wärmeenergieeintrags derart gewählt ist/wird, dass das Metall der Formplatine (11) angeschmolzen wird und nach Abkühlen der Formplatine (11) dieselbe eine konvexe Wölbung (13) erfährt.Among other things, a method for producing a battery cover (5) is proposed with the following steps: a) providing a molded blank (11) made of sheet metal, and b) forming at least one locally limited thermal stress in the molded blank (11) by introducing thermal energy from one side of the molded blank ( 11) into the surface of the same, the degree of heat energy input being chosen such that the metal of the blank (11) is melted and after the blank (11) cools down, it experiences a convex curvature (13).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriedeckels gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Batterie mit einem derart hergestellten Batteriedeckel.The invention relates to a method for producing a battery cover according to the combination of features of
Aus der
Die
Aus der Praxis hat sich ergeben, dass ein metallener Batteriedeckel infolge Erwärmung eine Dehnung erfährt und hierdurch gelegentlich einen sogenannten „Knackfrosch“-Effekt aufweist bzw. ausbildet, welcher mit nachteiligen Knackgeräuschen einhergeht. Hierbei geht das Metallblech von einem stabilen Zustand durch Ausbeulen in einen metastabilen Zustand über und bei Erkalten wieder zurück in seinen stabilen Zustand. Sicherlich ist diesem Problem durch beispielsweise in das Blech eingearbeite Versteifungssicken zu begegnen, welches jedoch mit erhöhtem maschinentechnischen und Materialaufwand einhergeht. Darüber hinaus beanspruchen derartige Sicken erhöhten Bauraum, der nicht immer zur Verfügung steht. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.Practical experience has shown that a metal battery cover expands as a result of heating and as a result occasionally has or develops what is known as a “clicker” effect, which is accompanied by disadvantageous cracking noises. Here, the sheet metal changes from a stable state to a metastable state by buckling and back to its stable state when it cools down. Certainly, this problem can be counteracted, for example, by stiffening beads worked into the sheet metal, which, however, is associated with increased mechanical and material costs. In addition, beads of this type take up more space, which is not always available. This is where the invention described below comes into play.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist es demnach Aufgabe derselben, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Batteriedeckels anzugeben, welcher besagten „Knackfrosch“-Effekt nicht mehr aufweist. Gemäß einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, eine Batterie mit einem derart hergestellten Batteriedeckel zur Verfügung zu stellen.According to a first aspect of the invention, it is therefore the object of the same to specify a simple and cost-effective method for producing a battery cover which no longer has the said “clicky-frog” effect. According to a second aspect, the object of the invention is to provide a battery with a battery cover produced in this way.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe zunächst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriedeckels mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellung einer Formplatine aus Metallblech, und
- b) Ausbildung zumindest einer lokal begrenzten thermischen Verspannung in der Formplatine durch Wärmeenergieeintrag von einer Seite der Formplatine her in die Oberfläche derselben, wobei der Grad des Wärmeenergieeintrags derart gewählt ist/wird, dass das Metall der Formplatine angeschmolzen wird und nach Abkühlen der Formplatine dieselbe eine konvexe Wölbung erfährt.
- a) providing a blank formed from sheet metal, and
- b) formation of at least one locally limited thermal stress in the blank by introducing thermal energy from one side of the blank into the surface thereof, the degree of thermal energy input being selected in such a way that the metal of the blank is melted and, after the blank has cooled, the same one experiences convex curvature.
Mit diesem schnell und kostengünstig durchzuführenden Verfahren sind bei wirkungsvoller Unterbindung des besagten „Knackfrosch“-Effektes sowohl Material- und Gewichtseinsparungen als auch Einsparungen an Bauraum zu verzeichnen.With this method, which can be carried out quickly and inexpensively, material and weight savings as well as savings in installation space can be recorded while effectively suppressing the said “clicker” effect.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims describe preferred developments or refinements of the invention.
Danach ist/wird bevorzugt eine Anschmelztiefe „z“ in das Metall der Formplatine gewählt, die kleiner der Materialstärke „d“ der Formplatine ist. Bei einer Materialstärke „d“ der Formplatine von beispielsweise 1 mm, beträgt die Anschmelztiefe „z“ z.B. 0,3 mm.According to this, a melting depth “z” in the metal of the blank is/is preferably chosen which is smaller than the material thickness “d” of the blank. With a material thickness "d" of the blank of 1 mm, for example, the melting depth "z" is 0.3 mm, for example.
Die Ausbildung der thermischen Verspannung im Metallblech des Batteriedeckels kann vorab, d.h. im unverbauten Zustand, oder im verbauten, d.h. im bereits am Batteriegehäuse montierten Zustand des Batteriedeckels erfolgen.The formation of the thermal stress in the metal sheet of the battery cover can take place in advance, i.e. in the uninstalled state, or in the installed state, i.e. in the state of the battery cover that has already been mounted on the battery housing.
Letztere Maßnahme bietet sich insbesondere für bereits fertiggestellte Batterien als beispielsweise Ausbesserungslösung an, bei denen sich im Nachhinein ein „Knackfrosch“-Effekt einstellt bzw. ein solcher durch den Kunden festgestellt wird.The latter measure is particularly useful for batteries that have already been completed, for example as a repair solution in which a “clicker” effect occurs afterwards or is noticed by the customer.
Der Wärmeenergieeintrag kann vorgegebenen Bahnverläufen folgend linienförmig und/oder streifenförmig und/oder nach einem vorgegebenen Muster punktuell erfolgen. Der für den jeweiligen Batteriedeckel geeignete Wärmeenergieeintrag in vorgegebenen Bahnverläufen und/oder Mustern ist rechnerisch und/oder empirisch ermittelbar.The input of thermal energy can be linear and/or strip-shaped and/or punctiform according to a predetermined pattern following predetermined paths. The thermal energy input suitable for the respective battery cover in predetermined paths and/or patterns can be determined by calculation and/or empirically.
Wie die Erfindung noch vorsieht, wird mit dem Wärmeenergieeintrag in die Formplatine nach dem Abkühlen derselben eine sichtbare Wärmeenergieeintragsspur ausgebildet, welche vorteilhaft dazu vorgesehen sein kann, Kennzeichen oder sonstige Angaben auf dem aus der Formplatine gebildeten Batteriedeckel unauslöschlich zu vermerken.As the invention also provides, a visible trace of thermal energy input is formed with the thermal energy input into the molded blank after it has cooled down, which can advantageously be provided for indelibly marking characteristics or other information on the battery cover formed from the molded blank.
Bevorzugt wird zur Ausbildung des metallenen Batteriedeckels eine Formplatine aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl verwendet.A molded blank made of aluminum or an aluminum alloy or made of steel is preferably used to form the metal battery cover.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der Wärmeenergieeintrag in die metallene Formplatine zur Ausbildung des Batteriedeckels mittels einer Laservorrichtung durchgeführt wird. Mit besagter Laservorrichtung lassen sich gerade im Hinblick auf die relativ geringe Materialstärke „d“ des Metallbleches zur Ausbildung des Batteriedeckels von beispielsweise 1 mm die erforderlichen hohen Wärmeenergieeinträge in dasselbe definiert einbringen, ohne dass benachbarte Bereiche des Metallbleches durch den Wärmeeintrag nachteilig beeinflusst werden.More preferably, it is provided that the thermal energy input into the metal mold board to form the battery cover by means of a Laser device is performed. With said laser device, the required high thermal energy inputs can be introduced into the same in a defined manner, especially with regard to the relatively small material thickness “d” of the metal sheet for forming the battery cover of 1 mm, without adjacent areas of the metal sheet being adversely affected by the heat input.
So ist es insbesondere im Hinblick auf eine Formplatine aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, mittels der Laservorrichtung ermöglicht, einen für derartige Formplatinen im Durchmesser äußerst gering dimensionierten Laserspot zum Einsatz zu bringen und dennoch die erforderlichen hohen Energien bereitzustellen, um das Material oberflächlich anzuschmelzen. Bevorzugt wird in diesem Fall ein Laserspot mit einem Durchmesser verwendet, der kleiner 1/3 der Materialstärke „d“ der Formplatine ist.In particular, with regard to a molded blank made of aluminum or an aluminum alloy, which has a high thermal conductivity, the laser device makes it possible to use a laser spot that is extremely small in diameter for such molded blanks and still provide the high energy required to material to melt on the surface. In this case, a laser spot with a diameter that is less than 1/3 of the material thickness “d” of the shaped blank is preferably used.
Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie mit einem Batteriedeckel, welcher Batteriedeckel hergestellt ist gemäß einem Verfahren der vorbeschriebenen Art.The invention also relates to a battery with a battery cover, which battery cover is produced using a method of the type described above.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
-
1 äußerst schematisch eine Schnittdarstellung einer Batterie mit einem Batteriegehäuse, aufweisend einen Batterietrog und einen Batteriedeckel, -
2 äußerst schematisch eine Einzeldarstellung eines Batteriedeckels nach dem Stand der Technik, -
3 eine Aufsicht auf einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Batteriedeckel, und -
4 eine Schnittdarstellung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Batteriedeckels.
-
1 extremely schematic a sectional view of a battery with a battery housing, having a battery trough and a battery cover, -
2 extremely schematic an individual representation of a battery cover according to the prior art, -
3 a top view of a battery cover produced by the method according to the invention, and -
4 a sectional view of the battery cover produced by the method according to the invention.
Zumindest der Batteriedeckel 5 ist aus einem Metallblech, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Batteriedeckel 5 eingearbeitete Sicken 6 auf, welche die im Batterietrog 3 angeordneten Batteriezellen 4 voneinander beabstandet halten und den Batteriedeckel 5 örtlich versteifen. Der Batteriedeckel 5 weist eine Mehrzahl Befestigungsstellen 7 auf zur Befestigung desselben mittels beispielsweise Befestigungsschrauben sowohl umlaufend auf einer dem Boden 3a abgewandten stirnseitigen Auflagefläche 8 der Wandung 3b des Batterietrogs 3 (vgl.
Wie bereits eingangs beschrieben, kann der metallene Batteriedeckel 5 infolge Erwärmung eine Dehnung erfahren (vgl.
Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen ist nunmehr vorgesehen, dass gemäß einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine bereitgestellte Formplatine 11, die bevorzugt bereits einen maßgenauen Zuschnitt und eine maßgenaue Formgebung des Batteriedeckels mit gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgenannten Sicken 6 sowie mit Bohrungen für die Befestigungsschrauben aufweist, im unverbauten Zustand derselben eine zumindest lokal begrenzte thermische Verspannung ausgebildet wird, welche besagten „Knackfrosch“-Effekt verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll behindert (vgl.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird hierzu in den Bereichen zwischen den Sicken 6 mittels einer an sich bekannten, nicht zeichnerisch dargestellten Laservorrichtung von einer Seite der Formplatine 11 her und vorgegebenen Bahnverläufen 12 folgend linienförmig (vgl.
Die vorstehende erfindungsgemäße Maßnahme resultiert aus der Erkenntnis, dass infolge der gezielten einseitigen, örtlichen und kurzzeitig durchgeführten Erwärmung der Oberfläche der Formplatine 11 bis zum Anschmelzen des Metalls bis in den plastischen Bereich zunächst aufgrund der benachbarten kühlen Bereiche eine behinderte Wärmeausdehnung zu verzeichnen ist, bei der eine Stauchung eintritt. Während des Abkühlens des Materials ergibt sich eine Kürzung im Blech der Formplatine 11 um den aufgestauchten Anteil, die zu der gewünschten Formänderung, vorliegend der konvexen Wölbung 13 führt. Die Anschmelztiefe „z“ in das Metall ist demnach kleiner der Materialstärke „d“ der Formplatine 11 zu wählen (vgl.
Nach dem Abkühlen der Formplatine 11 bzw. des daraus hergestellten Batteriedeckels 5 ist eine sichtbare Wärmeenergieeintragsspur 14 ausgebildet, welche vorteilhaft dazu vorgesehen sein kann, Kennzeichen oder sonstige Angaben auf dem aus der Formplatine 11 gebildeten Batteriedeckel 5 unauslöschlich zu vermerken.After cooling of the molded circuit board 11 or the
Des Weiteren wurde insbesondere im Hinblick auf eine Formplatine 11 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, gefunden, dass der Wärmeenergieeintrag mittels der Laservorrichtung möglichst mit einem äußerst gering dimensionierten Laserspot durchgeführt wird, um den gewünschten Wölbungseffekt zu bewirken. Bevorzugt wird in diesem Fall ein Laserspot gewählt, dessen Durchmesser kleiner 1/3 der Materialstärke „d“ der Formplatine 11 ist. Vorteilhaft sind besagte Laservorrichtungen dazu eingerichtet, die erforderlichen hohen Energien mittels eines derart gering dimensionierten Laserspots bereitzustellen, um erfindungsgemäß das Material oberflächlich anzuschmelzen. Furthermore, it was found, particularly with regard to a molded blank 11 made of aluminum or an aluminum alloy, which has a high thermal conductivity, that the thermal energy input by means of the laser device is carried out with an extremely small laser spot, if possible, in order to bring about the desired curvature effect. In this case, a laser spot is preferably selected whose diameter is less than 1/3 of the material thickness “d” of the shaped blank 11 . Said laser devices are advantageously set up to provide the necessary high energies by means of such a small dimensioned laser spot in order to melt the material on the surface according to the invention.
Die vorstehend beschriebene Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf eine Formplatine 11 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einen daraus hergestellten Batteriedeckel 5 zur anschließenden Montage am Batteriegehäuse 2.The embodiment of the method according to the invention described above relates to a molded blank 11 made of aluminum or an aluminum alloy and a
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf eine solche Formplatine 11 und den daraus hergestellten Batteriedeckel 5, sondern erfasst auch andere geeignete Metallwerkstoffe, wie beispielsweise Stahl. Ein hierfür geeigneter Wärmeenergieeintrag, inklusive Anschmelztiefe „z“ und Laserspot-Durchmesser, in vorgegebenen Bahnverläufen 12 und/oder Mustern ist rechnerisch und/oder empirisch ermittelbar.However, the invention is not limited to such a molded blank 11 and the
Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf einen aus einer Formplatine 11 hergestellten und im unverbauten Zustand mit einer thermischen Verspannung versehenen Batteriedeckel 5 beschränkt, sondern erfasst auch eine Verfahrensdurchführung, bei der die thermische Verspannung im Metallblech des Batteriedeckels 5 im verbauten, d.h. im bereits am Batteriegehäuse 2 montierten Zustand des Batteriedeckels 5 ausgebildet wird.In addition, the invention is not limited to a
Diese Maßnahme erlaubt es, den Batteriedeckel 5 einer bereits fertiggestellten Batterien 5, bei dem sich im Nachhinein ein „Knackfrosch“-Effekt einstellt bzw. ein solcher durch den Kunden festgestellt wird, im Sinne der Erfindung mittels Wärmeenergieeintrag zu behandeln.This measure makes it possible to treat the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Batteriebattery
- 22
- Batteriegehäusebattery case
- 33
- Batterietrogbattery tray
- 3a3a
- Bodenfloor
- 3b3b
- Wandungwall
- 44
- Batteriezellebattery cell
- 55
- Batteriedeckelbattery cover
- 66
- Sickebead
- 77
- Befestigungsstelleattachment point
- 88th
- Auflageflächebearing surface
- 99
- Richtungspfeildirectional arrow
- 1010
- Richtungspfeildirectional arrow
- 1111
- Formplatinemolded board
- 1212
- Bahnverlauftrajectory
- 1313
- Wölbungcamber
- 1414
- Wärmeenergieeintragsspurthermal energy input track
- „d“"d"
- Materialstärkematerial thickness
- „z“"z"
- Anschmelztiefemelting depth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2014/114511 A1 [0002]WO 2014/114511 A1 [0002]
- DE 102018206597 A1 [0003]DE 102018206597 A1 [0003]
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DE102020211574.5A DE102020211574A1 (en) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Method for manufacturing a battery cover and battery with a battery cover manufactured in this way |
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DE102020211574.5A Pending DE102020211574A1 (en) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Method for manufacturing a battery cover and battery with a battery cover manufactured in this way |
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-
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Legal Events
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