DE102021115462A1

DE102021115462A1 - Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE102021115462A1
Application number: DE102021115462.6A
Authority: DE
Inventors: Ammar Kader; Philipp Krammer
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Ein Batteriegehäuse (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, hat einen Gehäusekörper (16) und einen Deckel (14) aus einem zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Material, die zusammen einen Aufnahmeraum für wenigstens einen elektrischen Energiespeicher umschließen. Der Gehäusekörper (16) und der Deckel (14) haben jeweils einen umfangsmäßig um den Aufnahmeraum umlaufenden Randabschnitt und die Randabschnitte liegen im geschlossenen Batteriegehäuse (10) aufeinander und sind aneinander befestigt. Zwischen den beiden Randabschnitten werden elektrisch leitfähige Kontaktstellen gebildet und radial auswärts der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen ist eine umfangsmäßig umlaufende Mediendichtung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest teilweise elektrisch angetrieben wird.
Batteriegehäuse schützen den darin enthaltenen Energiespeicher vor äußeren Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit und Schmutz, sowie vor mechanischen Stößen.
Üblicherweise setzen sich Batteriegehäuse aus einem Gehäusekörper und einem Gehäusedeckel, nachfolgend Deckel genannt, zusammen. Diese Gehäuseteile werden an den Seitenrändern beispielsweise durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden, wodurch ein Aufnahmeraum des Batteriegehäuses für den Energiespeicher gebildet wird.
Aufgrund der Teilung des Batteriegehäuses in einen Gehäusekörper und einen Deckel muss die Fügestelle zwischen den beiden Teilen abgedichtet werden. Neben der Abdichtung des Aufnahmeraums gegen Feuchtigkeit und Schmutz wird auch eine elektromagnetische Verträglichkeit des Batteriespeichers samt Batteriegehäuse gefordert.
Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezeichnet die Fähigkeit eines technischen Gerätes, andere Geräte nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte zu stören oder durch andere Geräte gestört zu werden. Da der Energiespeicher mit dem Batteriegehäuse meist in der Nähe von empfindlichen elektronischen Bauteilen, beispielsweise der Leistungselektronik, platziert wird, ist die elektromagnetische Verträglichkeit besonders wichtig, um die umliegenden elektronischen Geräte vor unerwünschten elektromagnetischen Wellen, welche durch den Energiespeicher erzeugt werden, zu schützen.
Die elektromagnetische Verträglichkeit kann durch eine Abschirmung der von außen eindringenden oder von innen austretende elektromagnetische Felder sichergestellt werden. Abhängig von der Frequenz der abzuschirmenden elektromagnetischen Wellen kann eine Abschirmung durch eine allseitige, zumindest teilweise geschlossene Hülle, welche elektrisch leitfähig ist, erfolgen. Diese Hülle ist im vorliegenden Anwendungsfall das Batteriegehäuse.
Aktuell sind Batteriegehäuse aus Kunststoff und Aluminium weit verbreitet und gehören somit zum Stand der Technik. Diese sind jedoch mechanisch nicht so stark belastbar. Zusätzlich müssen Kunststoffgehäuse mit elektrisch leitfähigen Materialien ausgekleidet werden, um den Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit zu genügen.
Eine weitere bekannte Alternative sind Batteriegehäuse aus Stahl. Üblicherweise werden nicht alle Komponenten des Batteriegehäuses, bestehend aus dem Gehäusekörper, dem Deckel und den Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, aufgrund einer Kostenreduktion aus Edelstahl gefertigt, weshalb bei Anwesenheit von Feuchtigkeit zwischen den aufgrund der elektromagnetischen Verträglichkeit benötigten nichtbeschichteten Kontaktstellen zwischen Gehäusekörper und Deckel Korrosion entsteht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges, langlebiges Batteriegehäuse zu schaffen, das den Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit genügt.
Diese Aufgabe wird mit einem Batteriegehäuse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst, das einen Gehäusekörper aus einem zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Material und einen Deckel aus einem zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Material hat, die zusammen einen Aufnahmeraum für wenigstens einen elektrischen Energiespeicher umschließen, wobei der Gehäusekörper und der Deckel jeweils einen umfangsmäßig um den Aufnahmeraum umlaufenden Randabschnitt haben. Diese Randabschnitte liegen im geschlossenen Batteriegehäuse aufeinander und sind aneinander befestigt, wobei zwischen den beiden Randabschnitten elektrisch leitfähige Kontaktstellen gebildet sind und radial auswärts der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen eine umfangsmäßig umlaufende Mediendichtung angeordnet ist. Durch die zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Materialien des Deckels und des Gehäusekörpers und die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen, welche die elektrisch leitfähigen Materialien des Deckels und des Gehäusekörpers elektrisch leitend verbinden, wird eine allseitige, zumindest teilweise geschlossene Hülle rund um den Energiespeicher geschaffen, wodurch die elektromagnetische Verträglichkeit gewährleistet wird. Die radial auswärts der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen liegende Mediendichtung sorgt dafür, dass unerwünschte Außeneinflüsse wie Schmutz und Feuchtigkeit vom Aufnahmeraum ferngehalten werden, indem das Batteriegehäuse sicher gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Zudem sind die radial innerhalb der Mediendichtung liegenden Kontaktstellen vor Korrosion geschützt.
Des Weiteren kann durch die Mediendichtung eine Korrosionsschutzflüssigkeit, beispielsweise Öl, innerhalb des Batteriegehäuses eingeschlossen werden. Die Korrosionsschutzflüssigkeit schützt die Kontaktstellen zusätzlich vor Korrosion.
Nachfolgend wird eine axiale und radiale Richtung des Batteriegehäuses definiert, um das Batteriegehäuse besser beschreiben zu können. Diese beiden Richtungen ähneln den Richtungen in einem Zylinderkoordinatensystem. Die radiale Richtung geht von der Mitte des Batteriegehäuses aus, wobei der Richtungsvektor dieser radialen Richtung zum Umfang des Batteriegehäuses zeigt. Normal auf diese radiale Richtung wird eine axiale Richtung definiert.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Randabschnitt des Deckels eine umfangsmäßig um den Aufnahmeraum umlaufende, bei geschlossenem Batteriegehäuse zum Randabschnitt des Gehäusekörpers weisende Nut auf, in der die Mediendichtung aufgenommen ist. Die Mediendichtung schützt den Aufnahmeraum und die Kontaktstellen vor Umwelteinflüssen. Die vorgesehene Nut gibt die Position der Mediendichtung vor.
Die zum Deckel weisende Oberfläche am Randabschnitt des Gehäusekörpers kann flach ausgeführt sein. Durch diese einfache Geometrie können die Herstellungskosten des Gehäusekörpers gesenkt werden.
Zusätzlich kann zwischen Mediendichtung und Randabschnitt des Gehäusekörpers ein Klebstoff zur Fixierung vorgesehen sein, um die Mediendichtung noch besser in der gewünschten Position zu halten.
Ferner kann radial einwärts anschließend an die Nut eine umfangsmäßig umlaufende Einbuchtung gebildet sein, die bei geschlossenem Batteriegehäuse vom Gehäusekörper wegweisend geöffnet ist. Der Gehäusekörper ist möglicherweise aus sehr dünnwandigen Bauteilen gefertigt, um Gewicht einzusparen. Die umlaufende Einbuchtung erhöht die Stabilität des Gehäusekörpers, insbesondere bei einem sehr dünnwandigen Batteriegehäuse.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Randabschnitt des Deckels entlang des Umfangs eine Reihe von Vertiefungen auf, die die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen bilden. Durch die Vertiefungen wird der elektrische Kontakt zwischen den Randabschnitten verbessert, da die Randabschnitte durch die Befestigung aneinander gepresst werden. Des Weiteren sind diese Vertiefungen besonders einfach zu fertigen, indem diese beispielsweise in den Deckel geprägt oder durch Tiefziehen in einem Schritt mit der Formgebung der restlichen Bauteiloberfläche gebildet werden können. Ein weiterer Vorteil der Vertiefungen ist, dass kein zusätzliches Bauteil gebraucht wird, da die Vertiefungen direkt in den Deckel eingebracht sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Abstände zwischen den Vertiefungen bzw. den leitfähigen Einlagen aufgrund der abzuschirmenden Hochfrequenz gewählt. Beispielsweise hat es sich als günstig herausgestellt, dass zur Abschirmung von Frequenzen von bis zu 200 MHz ein Abstand von ca. 15 cm nicht überschritten wird. Dabei lässt sich der maximale Abstand mit der Formel d = $\frac{λ}{10}$
näherungsweise bestimmen, wobei λ die Wellenlänge der abzuschirmenden Hochfrequenz ist. Unter Berücksichtigung der abzuschirmenden Hochfrequenz wird dann vorzugsweise der Abstand zwischen den Kontaktflächen nur so klein wie absolut nötig gehalten, um die Anzahl der Kontaktflächen zu minimieren.
In einer möglichen Ausgestaltung liegen die Vertiefungen in der Einbuchtung, wobei auch bei dieser Gestaltungsform die Einbuchtung und somit die Vertiefungen radial beabstandet innerhalb der Nut liegen. Durch diese Anordnung ist eine besonders kompakte Bauform möglich, wodurch wiederum Material in den Randbereichen des Deckels und des Gehäusekörpers eingespart wird und das gesamte Batteriegehäuse leichter wird. Zudem wird beispielsweise ein Einprägen der Vertiefungen begünstigt, da die Einbuchtung die Randbereiche des Deckels und Gehäusekörpers an dieser Stelle näher zusammenbringt und die Prägetiefe deshalb klein ausfallen kann.
Als Alternative zu den Vertiefungen können kommerziell erhältliche, leitfähige Einlagen verwendet werden. Sie können, wie die Vertiefungen, in Umfangsrichtung verteilt und mit unterbrechenden Abständen oder durchgehend angeordnet werden. Diese Einlagen sind besonders kostengünstig, da sie als Zukaufteil von verschiedenen Herstellern bereits erhältlich sind und in großen Stückzahlen produziert werden.
Ein weiterer Vorteil der abschnittsweisen Kontaktierung ist neben der geringeren Kontaktfläche die bessere Impedanz bei hochfrequenten Wellen im Vergleich zu einer kontinuierlichen Kontaktierung.
Alternativ zu den Vertiefungen und den kommerziell erhältlichen Einlagen sind die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen in direktem Kontakt mit der Mediendichtung angeordnet. Hierdurch kann in einem einzigen Bauteil sowohl die notwendige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Deckel und Gehäusekörper für die elektromagnetische Abschirmung als auch die Abdichtung gegenüber von außen eindringenden Medien umgesetzt werden. Die Kontaktstellen können zwar integrale Bestandteile der Mediendichtung sein, liegen jedoch trotzdem vollständig radial innerhalb der Mediendichtung, wodurch sie vor Umwelteinflüssen geschützt sind.
Zusätzlich zur elektrisch leitfähigen Kontaktstelle, die in direktem Kontakt mit der Mediendichtung steht, kann eine feuerresistente Abdichtung, vorzugsweise in direktem Kontakt zur elektrisch leitfähigen Kontaktstelle, ausgebildet sein. Diese bringt den Vorteil, dass das Gehäuse auch bei erhöhten Temperaturen dicht gehalten wird.
Eine Möglichkeit, die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen in die Mediendichtung zu integrieren, ist das Anbringen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung an einer radialen Innenseite der Mediendichtung. Durch das Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der Mediendichtung wird gewährleistet, dass ein zuverlässiger elektrisch leitfähiger Kontakt aufgrund der geringfügigen Erhöhung in diesem Bereich gewährleistet wird.
Alternativ zur Beschichtung können die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen aus einem, insbesondere abschnittsweise unterbrochenen, Strang eines elektrisch leitfähigen Materials bestehen. Beispielsweise ist das Material mit Metallpartikeln oder Metallfasern versehen, die für die elektrische Leitfähigkeit sorgen. Diese Ausführungsform bringt fertigungstechnische Vorteile, da die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen in Form eines Strangs sehr einfach durch ein Spritzwerkzeug aufgetragen werden können. Gleichzeitig kann auch die Mediendichtung im gleichen Fertigungsschritt aufgetragen werden, wodurch sich die Produktionszeit verkürzen lässt.
Die Mediendichtung, die feuerresistente Abdichtung und die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen aus jeweils einem Strang eines elektrisch leitfähigen Materials können zu einem einzelnen Strang aus drei nebeneinanderliegenden Strängen verbunden werden, wobei die Stränge in die Nut des Deckels aufgespritzt werden oder der einzelne, gemeinsame Strang nachträglich in diese eingelegt wird.
Der einzelne Strang, der sich aus mehreren Strängen zusammensetzen kann, härtet aus, bevor der Deckel montiert wird. Bei der Montage vor dem Schließen des Gehäuses liegt somit ein umfangmäßig geschlossener Ring in der Nut, der entweder direkt in die Nut gespritzt oder nachträglich in die Nut gelegt wird. Während bei einem auf den Deckel gespritzten Strang dieser bereits auf dem Deckel klebt, kann der eingelegte Ring beispielsweise an den Deckel geklebt werden, um die Positionierung sicherzustellen.
Gemäß einer weiteren Alternative sind die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen jeweils durch einen elektrisch leitfähigen Einsatz in der Mediendichtung gebildet. Wie die zuvor beschriebenen Alternativen ermöglicht auch der elektrisch leitfähige Einsatz die Kombination der beiden Funktionen der Mediendichtung und der elektrisch leitfähigen Kontaktstelle in einer Einheit, wodurch diese besonders kompakt ausgeführt werden kann.
Die Einsätze können als ringförmige Elemente vorgefertigt werden und in die Mediendichtung im Vorhinein eingesetzt und vorzugsweise eingeklebt werden. Dies spart Montagezeit beim Zusammenbau des Batteriegehäuses bzw. der gesamten Batterie.
Die Einsätze können Stifte, Platten oder sonstige zylindrische Elemente aus elektrisch leitfähigen Materialien an entgegengesetzten Enden umfassen, die durch elastisch federnde Elemente im Inneren der Einsätze nach außen an die Randabschnitte des Deckels und des Batteriekörpers vorgespannt werden.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine Innenseite des Deckels und des Gehäusekörpers, mit Ausnahme des Bereichs der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen, mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen ist. Dadurch wird mit Ausnahme der Kontaktstellen die Innenseite des Batteriegehäuses gegen Korrosion geschützt. Die Kontaktstellen sind von dieser Korrosionsschutzbeschichtung ausgenommen, da diese Beschichtung nichtleitend ist. Es ist folglich auch denkbar, dass die Innenseite des Deckels und des Gehäusekörpers vollständig mit der Korrosionsschutzbeschichtung versehen werden und die Kontaktstellen in einem zweiten Arbeitsschritt von der Korrosionsschutzbeschichtung befreit werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Randabschnitte durch mehrere Clips aneinander befestigt sind. Die Clips weisen jeweils zwei Arme auf, die am Deckel und am Gehäusekörper anliegen und eine Federkraft auf die Randabschnitte ausüben. Die Clips schaffen eine besonders einfache Herstellung der Verbindung zwischen Deckel und Gehäusekörper. Beispielsweise wird für die Verbindungsherstellung kein Werkzeug benötigt, welches bei einer Verbindung mittels Schrauben notwendig wäre.
Die Clips können seitlich auf die Randabschnitte aufgeschoben werden, wobei die zwei freien Enden der Arme im aufgeschobenen Zustand axial über der Nut und der Mediendichtung liegen.
Um die Position der aufgeschobenen Clips festzulegen, können Führungsschienen an den Außenseiten der Randabschnitte angebracht, insbesondere angeschweißt, sein. Diese Führungsschienen können mit einem Einrastmechanismus versehen sein, bei dem die gebogenen Enden der Arme in eine Vertiefung der Führungsschiene einrastet. Hierdurch wird dem Monteur ein haptisches Feedback gegeben und damit signalisiert, dass der jeweilige Clip korrekt aufgesetzt wurde.
Die Clips können sich im montierten Zustand über eine gesamte Seite des rechteckigen Batteriegehäuses erstrecken, wobei an jeder Seite ein Clip angebracht ist.
Alternativ zur Befestigung mittels Clips können auch Schraubverbindungen an den Randabschnitten vorgesehen sein. Sowohl die Clips als auch die Schraubverbindungen bringen die notwendige Andruckkraft für die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen und für die Mediendichtung auf.
Vorzugsweise sind die Clips aus Edelstahl, während der Deckel und der Gehäusekörper aus einem weniger edlen Stahl gefertigt sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass sowohl die Außenflächen als auch die Innenflächen des Deckels und des Gehäusekörpers mit Ausnahme der Kontaktstellen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sind. Dies bringt den Vorteil einer Materialkostenreduktion bei gleichzeitiger Korrosionsbeständigkeit des Deckels und des Gehäusekörpers.
Der Gehäusekörper kann aus einem ultrahochfesten Stahl und der Deckel aus einem weichen Stahl gebildet sein. Dadurch ist der Gehäusekörper in der Lage, Aufprallkräfte aufzunehmen, während der Deckel mit seiner aufwändigeren Geometrie durch Tiefziehen hergestellt werden kann.
Des Weiteren kann der Gehäusekörper mit Verstärkungsstreben ausgebildet sein, die die Kräfte im Fahrbetrieb oder bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs aufnehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Deckel und/oder der Gehäusekörper mit einer integrierten Kühlung versehen. Diese Kühlung kann in Form von Kühlleitungen und/oder Kühlrippen zur Oberflächenvergrößerung integriert sein, um den elektrischen Energiespeicher im Betrieb herunter zu kühlen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:

- 1 ein erfindungsgemäßes Batteriegehäuse in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
- 2 das Batteriegehäuse aus 1 in einer schematischen perspektivischen Explosionsansicht;
- 3 Randabschnitte eines Deckels und eines Gehäusekörpers des Batteriegehäuses aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, in einem geschlossenen Zustand des Gehäuses in einer Schnittansicht;
- 4 eine perspektivische Ansicht des Randabschnitts des Deckels aus 3;
- 5 Randabschnitte eines Deckels und eines Gehäusekörpers des Batteriegehäuses aus 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht;
- 6 Randabschnitte eines Deckels und eines Gehäusekörpers des Batteriegehäuses aus 1 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht; und
- 7 bis 9 Detailansichten einer Mediendichtung eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses gemäß weiterer Ausführungsformen.

In den 1 und 2 ist ein Batteriegehäuse 10, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest teilweise elektrisch angetrieben wird, gezeigt, das zum Schutz eines innenliegenden (nicht dargestellten) elektrischen Energiespeichers dient.
Einerseits soll die Umgebung des Energiespeichers von den durch den Energiespeicher verursachten elektromagnetischen Wellen geschützt werden und andererseits soll der Aufnahmeraum 12 des Batteriegehäuses 10, in dem der Energiespeicher untergebracht ist, vor äußeren Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Schmutz geschützt werden.
Nachfolgend wird eine axiale und radiale Richtung A, R des Batteriegehäuses 10 definiert, um das Batteriegehäuse 10 besser beschreiben zu können. Diese beiden Richtungen A, R ähneln den Richtungen in einem Zylinderkoordinatensystem. Die radiale Richtung R geht von der Mitte der größten Flachseite des Batteriegehäuses 10 aus, wobei der Richtungsvektor dieser radialen Richtung R zum Umfang des Batteriegehäuses zeigt. Normal auf diese radiale Richtung R und normal zur Flachseite wird eine axiale Richtung A definiert.
Das Batteriegehäuse 10 umfasst einen Deckel 14, einen Gehäusekörper 16 sowie mehrere Clips 18. Der Deckel 14 und der Gehäusekörper 16 haben parallele Randabschnitte 20, 22, welche in einem verbundenen Zustand aufeinanderliegen.
Die Clips 18 verbinden den Deckel 14 und den Gehäusekörper 16 an deren Randabschnitten 20, 22, wobei durch die angebrachten Clips 18 das Batteriegehäuse 10 geschlossen wird. Wie in 2 gezeigt, liegen die parallelen Randabschnitte 20 des Deckels 14 auf den Randabschnitten 22 des Gehäusekörpers 16, wobei die Clips 18 in dieser Figur noch nicht an das Batteriegehäuse 10 geklemmt wurden.
Die möglichen Verbindungselemente für das Verbinden des Deckels 14 mit dem Gehäusekörper 16 sind nicht nur auf die gezeigten Clips 18 beschränkt. Vielmehr können als Alternative zu den Clips 18 auch Schraubverbindungen an den Randabschnitten 20, 22 vorgesehen sein.
Um den Deckel 14 und den Gehäusekörper 16 zu verbinden, hat der Clip 18 zwei Arme 24, 26 (siehe 3), die in zumindest eine Vertiefung des Deckels 14 und in zumindest eine Vertiefung des Gehäusekörpers 16 einrasten. Nach dem Einrastvorgang übt der Clip 18 eine Klemmkraft auf die Randabschnitte 20, 22 aus.
Um die Clips 18 besonders einfach über die aufeinanderliegenden Randabschnitte 20, 22 des Deckels 14 und des Gehäusekörper 16 zu schieben, können die außenseitig umlaufenden Kanten an den Randabschnitten 20, 22 mit Fasen oder wie in 3 dargestellt mit Radien 28 versehen sein.
Ebenso können die Enden der Arme 24, 26 des Clips abgefast oder wie in 3 dargestellt mit Radien 30 versehen sein, um das Aufschieben des Clips 18 zu vereinfachen.
An den Randabschnitten 20, 22 sind Führungsschienen 29, 31 angebracht, insbesondere angeschweißt. Diese Führungsschienen 29, 31 bilden die zuvor erwähnten Vertiefungen und stellen einen Einrastmechanismus zur Verfügung, da die Arme 24, 26 der Clips 18 im verbundenen Zustand in die Vertiefungen einrasten. Hierdurch erhält der Monteur ein haptisches Feedback über die ordnungsgemäße Verbindung der Randabschnitte 20, 22 durch den Clip 18.
Die Clips 18 sind bevorzugen aus Edelstahl, der Deckel 14 und der Gehäusekörper 16 aus einem weniger edlen Stahl hergestellt. Der Deckel 14, der den Aufnahmeraum 12 großteils umgibt, ist besonders bevorzugt aus einem weicheren Stahl gefertigt, um eine Formgebung mittels Tiefziehen zu ermöglichen. Der Gehäusekörper 16 wiederum wird besonders bevorzugt aus einem hochfesten Stahl hergestellt, um beispielsweise mechanischen Stößen von außen standzuhalten.
Ferner sind der Deckel 14 und der Gehäusekörper 16 mit einer nichtleitenden Korrosionsschutzbeschichtung (nicht gezeigt) umhüllt, sodass zwischen dem Clip 18 und dem Deckel 14 sowie dem Clip 18 und dem Gehäusekörper 16 keine elektrisch leitende Verbindung entsteht. Ebenso besteht keine randseitig umlaufende leitende Verbindung zwischen Deckel 10 und Gehäusekörper 16.
Um dennoch eine elektromagnetische Verträglichkeit des Batteriegehäuses 10 zu gewährleisten, sind der Deckel 14 und der Gehäusekörper 16 über elektrisch leitfähige Kontaktstellen 32 verbunden (siehe 3). Diese Kontaktstellen 32 weisen keine Korrosionsschutzbeschichtung auf und sind im Inneren des Batteriegehäuses 10 hinter einer radial weiter außenliegenden Mediendichtung 34 angeordnet. Die 3 zeigt eine solche Mediendichtung 34 sowie eine Kontaktstelle 32. Die Kontaktstellen 32 sind an der innenliegenden Seite des Deckels 14 vorgesehen.
Der Deckel 14 hat eine umfangsmäßig umlaufende Einbuchtung 35. An dieser Einbuchtung 35 sind Vertiefungen 36 ausgebildet, die als Kontaktstellen 32 fungieren und mit dem Gehäusekörper 16 elektrisch leitend verbunden sind, indem der Deckel 14 mit den Vertiefungen 36 auf den ebenen Randabschnitt 22 des Gehäusekörpers 16 durch die Clips 18 gepresst wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute und zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen dem Deckel 14 und dem Gehäusekörper 16. Die Vertiefungen 36 können beispielsweise in den Deckel 14 geprägt werden, da die Einprägungstiefe aufgrund der vorhandenen Einbuchtung 35 sehr klein gewählt werden kann.
Wie in 4 ersichtlich ist, sind die Vertiefungen 36 in einem Abstand d zueinander angeordnet. Der Abstand d wird möglichst groß gewählt, damit möglichst wenige Kontaktstellen 32 benötigt werden. Ferner hängt der maximale Abstand d im Wesentlichen von der abzuschirmenden Hochfrequenz ab. Optimalerweise wird der maximale Abstand näherungsweise aus dem Zusammenhang $d = \frac{λ}{10}$
bestimmt, wobei λ. die Wellenlänge der Hochfrequenz darstellt. Beispielsweise wird ein Abstand d von ca. 15 cm zur Abschirmung von Hochfrequenzen von maximal 200 MHz gewählt.
Eine Alternative zu den Vertiefungen 36 stellen Einlagen 38 dar (siehe 5), die z.B. wie die Vertiefungen 36 in einem Abstand d zueinander angeordnet werden. Optional wird auch bei dieser Ausführungsform der Abstand d mit dem zuvor beschriebenen Zusammenhang bestimmt. Die 5 zeigt die Anordnung einer solchen Einlage 38 im Batteriegehäuse 10. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist die Verwendung von kostengünstigen Einlagen 38, welche in großen Stückzahlen produziert werden.
Der Randabschnitt 20 des Deckels 14 hat eine umfangsmäßig um den Aufnahmeraum 12 umlaufende, bei geschlossenem Batteriegehäuse 10 zum Randabschnitt 22 des Gehäusekörpers 16 weisende, ringförmig geschlossen umlaufende Nut 40, die in radialer Richtung R weiter vom Batteriegehäusemittelpunkt entfernt ist als die Einbuchtung 35.
In der Nut 40 ist eine Mediendichtung 42 eingebracht, die hier Teil eines Dichtelements 44 ist. Die Mediendichtung 42 kann beispielsweise durch ein Spritzverfahren als Strang direkt in die Nut 40 eingebracht werden. In diesem Falle härtet der Strang in der Nut 40 aus und haftet dann in dieser. Alternativ ist auch die Formgebung einer ringförmigen Mediendichtung 42 außerhalb der Nut 40 möglich, die dann in die Nut eingelegt und optional zusätzlich eingeklebt wird.
Durch die Mediendichtung 42 wird einerseits Schmutz und Feuchtigkeit aus der Umgebung des Batteriegehäuses 10 von den in radialer Richtung R weiter innen liegenden Kontaktstellen 32 ferngehalten und andererseits kann eine Korrosionsschutzflüssigkeit, beispielsweise Öl, das in den Aufnahmeraum 12 des Batteriegehäuses 10 eingebracht wird, nicht in die Umgebung des Batteriegehäuses 10 abfließen.
Die Mediendichtung 42 kann, wie in den 4 und 5 gezeigt, getrennt zu den Kontaktstellen 32 ausgeführt sein. In einer Reihe möglicher weiterer Alternativen sind die Kontaktstellen 32 und die Mediendichtung 42 in direktem Kontakt miteinander angeordnet und Teil des Dichtelements 44, wie es die 6, 7, 8 und 9 zeigen.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform des Dichtelements 44 umfasst einen Strang 46 aus einem feuerabdichtenden Material, einem abschnittsweisen unterbrochenen Strang 48 aus einem elektrisch leitfähigen Material und einen Strang aus einem medienabdichtenden Material, der Mediendichtung 42. Das Dichtelement 44 übernimmt in dieser besonders kompakten Ausführungsform gleich drei Funktionen. Erstens wird das Batteriegehäuse 10 auch bei erhöhten Temperaturen dichtgehalten. Zweitens schaffen die Kontaktstellen 32, hier in Form eines abschnittsweise unterbrochenen Strangs 48 aus einem elektrisch leitfähigen Material, die elektromagnetische Verträglichkeit, wobei die Stränge 48 direkt in das Dichtelement 44 eingebracht sind. Drittens wird die Kontaktstelle 32, wie bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, durch die Mediendichtung 42 frei von Feuchtigkeit und Schmutz gehalten. Aus diesem Grund werden die Kontaktstellen 32 immer innerhalb des abgedichteten Aufnahmeraums 12 angeordnet sein. In den gezeigten 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind die Kontaktstellen 32 deshalb links der Mediendichtung 42, d. h. zum Inneren des Batteriegehäuses 10 hin, angeordnet.
Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dichtelements 44, wobei der funktionale Aufbau dem der 6 entspricht. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Ausführungsform sind die Kontaktstellen 32 in Form von elastischen Einsätzen 49 in das Dichtelement 44 eingebracht. Die elastischen Einsätze 49 sind sehr gut elektrisch leitend und haben eine ebene oder gekrümmte Oberfläche für eine besonders gute Kontaktierung zwischen den Einsätzen 49 und den Randabschnitten 20, 22. Bevorzugt sind die elastischen Einsätze 49 in einem Abstand d zueinander angeordnet, der aus der weiter oben beschriebenen Formel bestimmt wurde.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß der 8 ist die Mediendichtung 42 mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 50 versehen, die die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen bildet und anstelle des abschnittsweise unterbrochenen Strangs 48 aus einem elektrisch leitfähigen Material vorgesehen ist. Somit ist das Material unter der Beschichtung 50 insbesondere eine feuerfestes und/oder ein mediendichtendes Material. Wie bereits bei der Ausführungsform mit dem elektrisch leitfähigen Strang 48, ist die Beschichtung 50 radial innerhalb der Mediendichtung 42 angeordnet, sodass das Batteriegehäuse 10 nicht mit der Feuchtigkeit der Umgebung in Kontakt kommt. Vorzugsweise wird auch die Beschichtung 50 nur abschnittsweise aufgetragen, wobei der Abstand d zwischen den Abschnitten aus der weiter oben beschriebenen Formel bestimmt werden kann.
Bei der Variante nach 9 sind in dem Dichtelement 44 elektrisch leitfähige Einsätze 52 eingebracht, die einen Zylinder 54 aufweisen, der an seinen stirnseitigen Enden zwei entlang des Zylinders 54 bewegliche Platten 56 umfasst. Zwischen den Platten 56 ist ein Federelement 58, hier in Form einer Druckfeder 60, angeordnet. Die Platten 56 ragen im nicht mit dem Batteriegehäuse 10 verbundenen Zustand ein wenig über die angrenzende Außenfläche der Mediendichtung 42 hinaus, sodass im eingebauten Zustand ein kontinuierlicher Kontakt zwischen dem Deckel 14, dem Einsatz 52 und dem Gehäusekörper 16 durch das Federelement 58 gewährleistet wird.

Claims

Batteriegehäuse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäusekörper (16) aus einem zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Material und einem Deckel (14) aus einem zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Material, die zusammen einen Aufnahmeraum (12) für wenigstens einen elektrischen Energiespeicher umschließen, wobei der Gehäusekörper (16) und der Deckel (14) jeweils einen umfangsmäßig um den Aufnahmeraum umlaufenden Randabschnitt (20, 22) haben und die Randabschnitte (20, 22) im geschlossenen Batteriegehäuse (10) aufeinanderliegen und aneinander befestigt sind, wobei zwischen den beiden Randabschnitten (20, 22) elektrisch leitfähige Kontaktstellen (32) gebildet sind und radial auswärts der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) eine umfangsmäßig umlaufende Mediendichtung (42) angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, wobei der Randabschnitt (20) des Deckels (14) eine umfangsmäßig um den Aufnahmeraum (12) umlaufende, bei geschlossenem Batteriegehäuse (10) zum Randabschnitt (22) des Gehäusekörpers (16) weisende Nut (40) aufweist, in der die Mediendichtung (42) aufgenommen ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 2, wobei radial einwärts anschließend an die Nut (40) eine umfangsmäßig umlaufende Einbuchtung (35) gebildet ist, die bei geschlossenem Batteriegehäuse (10) in Richtung vom Gehäusekörper (16) weg geöffnet ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Randabschnitt (20) des Deckels (14) entlang des Umfangs eine Reihe von Vertiefungen (36) aufweist, die die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) bilden.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) in direktem Kontakt mit der Mediendichtung (42) angeordnet sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 5, wobei die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung (50) an einer radialen Innenseite der Mediendichtung (42) gebildet sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 5, wobei die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) aus einem, insbesondere teilweise unterbrochenen, Strang (48) eines elektrisch leitfähigen Materials bestehen.
Batteriegehäuse nach Anspruch 5, wobei die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) jeweils durch einen elektrisch leitfähigen Einsatz (52) in der Mediendichtung (42) gebildet sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Innenseite des Deckels (14) und des Gehäusekörpers (16) mit Ausnahme des Bereichs der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen (32) mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randabschnitte (20, 22) durch mehrere Clips (18) aneinander befestigt sind, die jeweils zwei Arme (24, 26) aufweisen, die am Deckel (14) und am Gehäusekörper (16) anliegen und die eine Federkraft auf die Randabschnitte (20, 22) ausüben.