EP4214793A1 - Durchführungssystem, verfahren zur herstellung eines durchführungssystems, elektrochemische zelle und elektrochemisches system - Google Patents

Durchführungssystem, verfahren zur herstellung eines durchführungssystems, elektrochemische zelle und elektrochemisches system

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EP4214793A1
EP4214793A1 EP21777221.9A EP21777221A EP4214793A1 EP 4214793 A1 EP4214793 A1 EP 4214793A1 EP 21777221 A EP21777221 A EP 21777221A EP 4214793 A1 EP4214793 A1 EP 4214793A1
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EP
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wall component
feedthrough
electrochemical cell
lines
feedthrough system
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Withdrawn
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EP21777221.9A
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Felix HAULER
Mathias Widmaier
Christian Beck
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ElringKlinger AG
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ElringKlinger AG
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Abstract

Um ein Durchführungssystem bereitzustellen, welches möglichst einfach herstellbar ist und eine optimierte Lebensdauer aufweist, wird vorgeschlagen, dass das Durchführungssystem ein Wandungsbauteil, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist, eine oder mehrere Leitungen, welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurchgeführt sind, und eine Befestigungsvorrichtung umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung die eine oder die mehreren Leitungen in einem oder mehreren Verbindungsbereichen des Durchführungssystems mit dem Wandungsbauteil verbindet.

Description

Durchführungssystem, Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, elektrochemische Zelle und elektrochemisches System
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchführungssystem für ein elektrochemisches System, beispielsweise für eine elektrochemische Zelle eines elektrochemischen Systems.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, insbesondere zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Durchführungssystems.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Zelle und ein elektrochemisches System.
Aus der DE 10 2020 200 063 ist eine elektrochemische Zelle bekannt, welche ein Kontaktelement umfasst, das ein Zellterminal mit einem Verbindungsleiter verbindet und das in einem Verbindungsbereich mittels eines Vergusselements an einem Abdeckelement der elektrochemischen Zelle festgelegt ist.
Aus der DE 10 2012 209 397 Al ist eine Batteriezelle mit einem Zellgehäuse und einem innerhalb des Zellgehäuses angeordneten Elektrodenwickel bekannt, wobei der Elektrodenwickel zumindest bereichsweise von einem drucksensitiven Foliensensor bedeckt ist.
Aus der DE 10 2017 117 077 Al ist eine Batteriezelle und ein Verfahren zum Messen des Innendrucks in einer Batteriezelle bekannt, wobei die Batteriezelle einen Innenraum, in dem sich ein Batterieelektrolyt befindet, und ein Gehäuse, das den Innenraum gasdicht abschließt, umfasst. Die Batteriezelle beinhaltet weiter eine gasdicht abgedichtete Messkammer, in der ein Drucksensor angeordnet ist und die von dem Innenraum durch eine deformierbare Membran getrennt ist.
Aus der DE 10 2013 216 076 Al ist eine Batteriezelle mit einem die Batteriezelle umgebenden Zellgehäuse bekannt, wobei wenigstens ein Teil des Zellgehäuses ausgebildet ist, sich bei einem Druckanstieg innerhalb des Zellgehäuses zu verformen und wobei die Batteriezelle eine Detektionseinrichtung zur Erfassung einer Verformung des wenigstens einen Teils des Zellgehäuses umfasst.
Weitere elektrochemische Zellen sind aus der DE 10 2017 216 873, der DE 10 2017 216 874, der DE 10 2017 216 886 und der DE 10 2018 200 159 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchführungssystem bereitzustellen, welches möglichst einfach herstellbar ist und eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Durchführungssystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Das Durchführungssystem für ein elektrochemisches System umfasst ein Wandungsbauteil, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist.
Günstig kann es sein, wenn das Wandungsbauteil ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist. Beispielsweise umfasst das Wandungsbauteil Aluminium oder ist daraus gebildet.
Das Durchführungssystem umfasst ferner eine oder mehrere Leitungen, welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurch- geführt sind, und eine Befestigungsvorrichtung, welche die eine oder die mehreren Leitungen in einem oder mehreren Verbindungsbereichen des Durchführungssystems mit dem Wandungsbauteil verbindet.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung eine Relativposition der einen oder der mehreren Leitungen zu dem Wandungsbauteil in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen fixiert. Beispielsweise ist in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen ein Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung die eine oder die mehreren Leitungen in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen fluiddicht mit dem Wandungsbauteil verbindet. Die eine oder die mehreren Leitungen sind beispielsweise durch die Befestigungsvorrichtung fluiddicht an dem Wandungsbauteil festgelegt.
Das Durchführungssystem eignet sich beispielsweise zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle, beispielsweise einer Lithiumionenbatterie und/oder einem Lithiumionenakkumulator.
Eine Dichtigkeit gegenüber Fluiden kann durch einen erhöhten Druck in einem Innenraum der elektrochemischen Zelle gegenüber der Umgebung erhöht sein und/oder werden.
Eine elektrochemische Zelle umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, welches einen Innenraum fluiddicht umschließt. So können chemische Reaktionen, welche in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle ablaufen, vor unterschiedlichen Umwelteinflüssen geschützt werden. Die elektrochemische Zelle bildet vorzugsweise einen Bestandteil eines elektrochemischen Systems, beispielsweise eines Batteriemoduls. Beispielsweise eignet sich die elektrochemische Zelle zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Innerhalb der elektrochemischen Zelle besteht die Gefahr einer Überladung, bei welcher Fluid im Innenraum der elektrochemischen Zelle freigesetzt wird. Hierdurch kommt es insbesondere zu einem Anstieg eines Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle. Insbesondere besteht die Gefahr einer sich selbst verstärkenden Wärmeentwicklung und eines Überhitzens der elektrochemischen Zelle oder benachbarter elektrochemischer Zellen, wodurch es zu einer explosionsartigen Entzündung kommen kann (ein sogenannter "thermal runaway").
Zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in dem Innenraum einer elektrochemischen Zelle und insbesondere zur Verringerung von Sicherheitsrisiken in Verbindung mit einem "thermal runaway" umfasst die elektrochemische Zelle vorzugsweise eine Sensorvorrichtung.
Beispielsweise ist das Wandungsbauteil ein Gehäuse einer elektrochemischen Zelle oder ein Teil davon.
Insbesondere ist das Wandungsbauteil ein Abdeckelement einer elektrochemischen Zelle oder ein Teil davon.
Vorzugsweise verbinden die eine oder die mehreren Leitungen ein erstes in einem Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnetes Element und ein zweites in der Umgebung der elektrochemischen Zelle angeordnetes Element elektrisch und/oder mechanisch und/oder fluidisch.
Vorzugsweise handelt es sich bei der einen oder einer oder mehrerer der mehreren Leitungen jeweils um Kabel zur elektrischen Verbindung eines ersten Elements, welches in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnet ist, beispielsweise eines Sensorelements, mit einem zweiten Element, welches außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Leitungen Signalleiter, beispielsweise in Form eines Stifts oder einer Schraube, sind. Der eine oder die mehreren Signalleiter dienen insbesondere einer Signalleitung von einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle in die Umgebung der elektrochemischen Zelle oder anders herum.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren Verbindungsbereiche jeweils ein von den Durchführungsöffnungen umgebenes Volumen umfassen oder daraus gebildet sind.
Insbesondere erstrecken sich der eine oder einer oder mehrere der Verbindungsbereiche jeweils von einem Rand jeweils einer der Durchführungsöffnungen bezüglich einer Mittelachse der Durchführungsöffnung radial nach innen.
Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder einer oder mehrere der mehreren Verbindungsbereiche, beispielsweise ein oder mehrere Dichtelemente, in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse der jeweiligen Durchführungsöffnung über das Wandungsbauteil hinaussteht und/oder hinausragt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen derart angeordnet sind, dass ihre Haupterstreckungsrichtungen zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufen.
Beispielsweise ist das Wandungsbauteil ein Teil einer Wandung. Insbesondere ist und/oder wird das Wandungsbauteil, welches einen Teil einer Wandung bildet, mit einem oder mehreren weiteren Wandungsbauteilen zur Herstellung einer Gesamtwandung verbunden. Beispielsweise wird das Wandungsbauteil als Zwischenelement an einen Grundkörper des Wandungsbauteils angeschweißt oder daran angegossen. So kann das Durchführungssystem und/oder das Wandungsbauteil modular ausgebildet sein.
Alternativ zu einer modularen Ausbildung des Durchführungssystems und/oder des Wandungsbauteils, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil die Wandung als Ganzes bildet. Beispielsweise bildet das Wandungsbauteil, wie bereits erwähnt, ein Abdeckelement einer elektrochemischen Zelle. Beispielsweise ist das Durchführungssystem und/oder das Wandungsbauteil nicht-modular.
Materialspannungen, beispielsweise Schweißspannungen, bei einem Verbinden einzelner Teile der Wandung können durch eine nicht-modulare Ausbildung des Durchführungssystems und/oder des Wandungsbauteils vermieden werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen einen Bestandteil einer Sensorvorrichtung zur Überwachung einer Temperatur und/oder eines Drucks in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle bilden.
Die Sensorvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Sensorelement, beispielsweise einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor, welche in fluidischem Kontakt mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle sind.
Beispielsweise steht das Sensorelement über eine Sensoröffnung in dem Wandungsbauteil in fluidischem Kontakt mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle.
Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen mindestens ein Sensorelement zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle mit einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung der Sensorvorrichtung verbinden. Alternativ oder zusätzlich verbinden die eine oder die mehreren Leitungen mindestens ein Sensorelement zur Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle mit einer Stromquelle.
Ausführungsformen des Durchführungssystems, welche mehrere Leitungen umfassen, sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn jeweils exakt eine Leitung durch exakt eine Durchführungsöffnung hindurchgeführt ist.
Ergänzend oder alternativ kann es günstig sein, wenn jeweils mehrere Leitungen durch eine einzige Durchführungsöffnung geführt sind.
Ausführungsformen des Durchführungssystems, welche exakt eine Leitung umfassen, sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung der Sensorvorrichtung im Innenraum der elektrochemischen Zelle angeordnet ist.
Vorzugsweise ist eine Presspassung zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder einer oder mehreren der Leitungen ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder den mehreren Leitungen eine Übergangspassung ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil und der einen oder den mehreren Leitungen eine Spielpassung ausgebildet ist. Die Ausbildung einer Spielpassung kann den Vorteil bieten, dass eine mechanische Belastung der einen oder der mehreren Leitungen durch Reibung reduziert sein kann.
Nachdem die eine oder die mehreren Leitungen in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen angeordnet sind, wird ein in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen gebildetes Volumen zwischen Randbereichen des Wandungsbauteils und der einen oder den mehreren Leitungen vorzugsweise fluiddicht gefüllt und/oder verschlossen.
Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise oval ausgebildet sind.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig oder schlitzförmig sind.
Es können auch mehrere Durchführungsöffnungen vorgesehen sein, welche voneinander abweichende Querschnittsformen aufweisen.
Die eine oder die mehreren Leitungen sind vorzugsweise in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig. Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Leitungen Rundkabel.
Ergänzend oder alternativ weisen die eine oder die mehreren Leitungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine ovale Form auf. Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Leitungen Flachbandkabel.
Ergänzend oder alternativ sind die eine oder die mehreren Leitungen in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem mehrere Leitungen aufweist, welche in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt voneinander abweichende Formen aufweisen.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Dichtelemente umfasst, welche die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche, insbesondere radial, umgeben.
Insbesondere sind das eine oder die mehreren Dichtelemente durch Eingießen eines Vergussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente in einer axialen Richtung bezüglich einer Mittelachse des jeweiligen Verbindungsbereichs über eine äußere Oberfläche, beispielsweise über eine dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Außenseite, des Wandungsbauteils hinausstehen.
Vorzugsweise beträgt eine Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente mindestens ca. 10 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils.
Insbesondere beträgt die Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente höchstens ca. 200 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils. Die Dicke des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils sind vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils definiert.
Alternativ dazu, dass die Dicke des einen oder der mehreren Dichtelemente größer ist als die Dicke des Wandungsbauteils, kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente im Wesentlichen dieselbe Dicke wie das Wandungsbauteil oder eine geringere Dicke als das Wandungsbauteil aufweisen.
Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Dichtelemente Vergussele- mente.
Ergänzend oder alternativ zur Ausbildung des einen oder der mehreren Dichtelemente als Vergusselemente kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Dichtelemente durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich gebildet sind.
Beispielsweise sind eine oder mehrere der Leitungen an das Wandungsbauteil angespritzt. Insbesondere sind eine oder ein oder mehrere der Leitungen mit dem Spritzgussmaterial umspritzt.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Nietelemente umspritzt sind und/oder werden. Das Nietelement ist beispielsweise aus einem metallischen Material gebildet. Das eine oder die mehreren Nietelemente können eine Leitung in Form eines Signalleiters bilden.
Vorzugsweise werden und/oder sind das eine oder die mehreren Nietelemente gemeinsam mit einem, beispielsweise hülsenförmigen, Stützelement umspritzt, wobei das Stützelement, beispielsweise durch einen anschließenden Nietprozess, fluiddicht verpresst ist und/oder wird. Das eine oder die mehreren Dichtelemente nehmen vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Leitungen auf und/oder umgeben jeweils eine oder mehrere der Leitungen in jeweils einem Verbindungsbereich vollständig.
In Ausführungsformen, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen durch Eingießen eines Vergussmaterials oder durch Einspritzen eines Spritzgussmaterials an dem Wandungsbauteil festgelegt sind, kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil eine oder mehrere Aufnahmevertiefungen aufweist, welche das Vergussmaterial oder das Spritzgussmaterial aufnehmen.
Beispielsweise sind die eine oder die mehreren Aufnahmevertiefungen wannenförmig ausgebildet und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils gebildet.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere, insbesondere ringförmige, Rahmenelemente aufweist, welche mit dem Vergussmaterial vollständig oder teilweise gefüllt sind und/oder welche den jeweiligen Verbindungsbereich umgeben und/oder begrenzen.
In Ausführungsformen, in welchen die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Rahmenelemente aufweist, stehen durch eine Füllung der Rahmenelemente gebildete Dichtelemente insbesondere in axialer Richtung bezüglich einer Mittelachse einer Leitung über das Wandungsbauteil hinaus.
Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Rahmenelemente an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils auf einen Grundkörper des Wandungsbauteils aufgelegt und/oder an diesem festgelegt.
Beispielsweise wird ein von dem jeweiligen Rahmenelement umgebener
Bereich zwischen dem jeweiligen Rahmenelement und der einen oder den mehreren Leitungen mit dem Vergussmaterial gefüllt. Bei einem Aushärten des Vergussmaterials entsteht insbesondere ein Dichtelement.
Günstig kann es sein, wenn das Rahmenelement ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Bevorzugte Polymermaterialien sind duroplastische Polymermaterialien, thermoplastische Polymermaterialien, elastomere Polymermaterialien oder Mischungen daraus.
Vorzugsweise werden ein oder mehrere Hot-Melt-Materialien als Material des Rahmenelements verwendet.
Beispielsweise umfasst das Rahmenelement eines oder mehrere der folgenden Polymermaterialien oder ist daraus gebildet:
Polyolefin, insbesondere Polypropylen und/oder Polyethylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und/oder Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polyimid, Copolyamid, Polyamid-Elastomer, Polyether, insbesondere Epoxidharze, Polyurethan, Polyurethan-Acrylat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acryl-Butadien-Styrol, Synthesekautschuk, insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyoxymethylen, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen, Silikon, insbesondere Silikonkautschuk und/oder silikonbasiertes Elastomer.
Alternativ zu Ausführungsformen, in welchen das eine oder die mehreren Rahmenelemente als separate Elemente ausgebildet sind, kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Rahmenelemente durch Erhebungen in einem Grundkörper des Wandungsbauteils gebildet sind.
Günstig kann es sein, wenn das Vergussmaterial ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist. Vorzugsweise ist das Polymermaterial ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: einem Epoxidharzmaterial; einem Phenolharzmaterial; einem Aminoplastmaterial; einem Polyurethanmaterial; einem Silikonmaterial; einem Polyesterharzmaterial; und einem ABS-Harzmaterial.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial ist.
Das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, sind vorzugsweise, insbesondere in einem ausgehärteten Zustand, diffusionsdicht.
Insbesondere ist das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, chemisch beständig.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, in einem Bereich von ca. -20°C bis ca. 80°C, insbesondere ca. -30°C bis ca. 100°C, beständig sind.
Insbesondere ist das Material der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise das Vergussmaterial und/oder das Spritzgussmaterial, bei einem Innendruck in einer elektrochemischen Zelle bis 10 bar fluiddicht.
Durch das Eingießen und/oder Einspritzen von Material in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche kann eine Anzahl an notwendigen Bauteilen des Durchführungssystems im Vergleich zu Durchführungssystemen mit anderen Festlegungsmethoden reduziert werden. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst. Der eine oder die mehreren Füllstoffe sind vorzugsweise anorganische Füllstoffe, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, beispielsweise Siliziumcarbid, Nitrid, beispielsweise Metallnitrid, Metalloxid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn für das eine oder die mehreren Dichtelemente ein Material gewählt ist, welches derart ausgebildet ist, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des einen oder der mehreren Dichtelemente einen Kontaktwinkel mit der Oberfläche des jeweiligen Dichtelements von größer 90° einschließt.
Der Kontaktwinkel wird insbesondere durch die Norm DIN 55660 und/oder die Norm DIN EN 828 bestimmt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material des einen oder der mehreren Dichtelemente beständig gegenüber einem Elektrolyt der elektrochemischen Zelle und/oder elektrolytabweisend ist. So kann ein Kriechen von Elektrolyten entlang von Grenzflächen verhindert werden.
Insbesondere kann so eine Lebensdauer der elektrochemischen Zelle verlängert werden.
Beispielsweise weist das Material des einen oder der mehreren Dichtelemente eine abstoßende Wechselwirkung mit dem Elektrolyt der elektrochemischen Zelle auf.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen aufweisen. Die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen sind beispielsweise eine Ummantelung und/oder eine Beschichtung. Günstig kann es sein, wenn die jeweilige Haftvermittlerstruktur ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material der Befestigungsvorrichtung ist.
So kann eine dauerhafte Verbindung zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil ausgebildet werden. Insbesondere ist das Polymermaterial der Haftvermittlerstruktur(en) chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material des Wandungsbauteils.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Beschichtung und/oder Ummantelung kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Leitungen, insbesondere vor der Festlegung durch die Befestigungsvorrichtung, einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden und/oder eine behandelte Oberfläche aufweisen.
Vorzugsweise wird eine Reinigung der Bauteile vor dem Vergussprozess durchgeführt, insbesondere eine Plasmareinigung und/oder eine Reinigung mit Isopropanol.
Ergänzend oder alternativ kann durch Aufrauung der einen oder der mehreren Leitungen, beispielsweise durch Sandstrahlen der einen oder der mehreren Leitungen, eine Haftvermittlerstruktur gebildet sein und/oder werden.
Ergänzend oder alternativ dazu, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen aufweisen, kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen umfasst, welche an einem Grundkörper des Wandungsbauteils angeordnet sind oder durch das Wandungsbauteil gebildet sind.
Beispielsweise sind die eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen durch eine Oberflächenbehandlung und/oder Beschichtung des Grundkörpers des Wandungsbauteils gebildet. Als Material für die Beschichtung kann beispielsweise ein Haftvermittler verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Adhäsion des Materials der Befestigungsvorrichtung an dem Wandungsbauteil durch eine (weitere) Oberflächenbehandlung erhöht wird. Als Oberflächenbehandlung ist eine Reinigung des Wandungsbauteils, beispielsweise eine Plasmareinigung und/oder eine Reinigung mit Isopropanol, bevorzugt.
Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen in Form einer oder mehrerer Vertiefungen, beispielsweise taschenförmige Vertiefungen und/oder Riefen, in dem Wandungsbauteil ausgebildet sein und/oder werden.
Beispielsweise können Haftvermittlerstrukturen durch eine Laserbehandlung und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils gebildet sein und/oder werden.
Durch Prägen können beispielsweise Vertiefungen in das Wandungsbauteil eingebracht werden und/oder es können existierende Stege nachträglich niedergedrückt, beispielsweise niedergeprägt werden. Die Vertiefungen können beispielsweise T-förmig ausgebildet sein.
Ergänzend oder alternativ wird eine Kontaktoberfläche durch Aufrauen einer Oberfläche des Wandungsbauteils, beispielsweise durch Sandstrahlen des Wandungsbauteils, erhöht. Eine daraus resultierende Oberfläche bildet vorzugsweise eine Haftvermittlerstruktur.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung eine Schutzbeschichtung aufweist. Die Schutzbeschichtung ist und/oder wird beispielsweise an einer äußeren Oberfläche der Befestigungsvorrichtung angeordnet und/oder aufgetragen. Vorzugsweise umfasst die Schutzbeschichtung ein Oxid oder ein Parylen- material oder ist aus einem Oxid oder einem Parylenmaterial gebildet.
Als Oxid ist Alumiumoxid (AI2O3) bevorzugt.
Durch die Schutzbeschichtung können insbesondere eine Schutzfunktion und eine Dichtfunktion der Befestigungsvorrichtung voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann ein chemisch weniger beständiges Material als Verguss- material oder als Spritzgussmaterial verwendet werden und die chemische Beständigkeit dieses Materials kann durch die Schutzbeschichtung erhöht werden.
Beispielsweise ist und/oder wird das Material nach einem Eingießen eines Vergussmaterials in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche oder nach einem Einspritzen eines Spritzgussmaterials in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche an äußeren Oberflächen eines resultierenden Dichtelements aufgetragen.
Ergänzend oder alternativ zu einem Anspritzen und/oder Angießen der einen oder der mehren Leitungen kann vorgesehen sein, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche durch Schweißen an dem Wandungsbauteil festgelegt sind.
Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Leitungen, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Kabel und/oder eines oder mehrerer Signalleiter, durch Heißverstemmen an dem Wandungsbauteil festgelegt sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, insbesondere durch Umformen des Wandungsbauteils oder durch Schwindung an dem Wandungsbauteil oder durch Schwindung an einem oder mehreren Einsatzelementen der Befestigungsvorrichtung. Beispielsweise zieht sich ein Material des Wandungsbauteils bei der Herstellung des Durchführungssystems zusammen, so dass die eine oder die mehreren Leitungen zusammengepresst und/oder gedrückt sind und/oder wird.
Alternativ zieht sich ein Material des einen oder der mehreren Einsatzelemente in Richtung der einen oder der mehreren Leitungen zusammen, so dass die eine oder die mehreren Leitungen zusammengepresst und/oder gedrückt sind und/oder wird.
Vorzugsweise ist ein Material des Wandungsbauteils oder ein Material des einen oder der mehreren Einsatzelemente derart gewählt, dass die eine oder die mehreren Leitungen zwar zusammengedrückt und/oder gepresst sind, einen Stromfluss und/oder Fluidfluss durch die eine oder die mehreren Leitungen jedoch dennoch stattfinden kann.
In Ausführungsformen, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen durch Umformen des Wandungsbauteils in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, ist das Wandungsbauteil beispielsweise durch Bördeln umgeformt.
In Ausführungsformen, in welchen die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Einsatzelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn das eine oder die mehreren Einsatzelemente durch einen Vergussprozess eines Gießmaterials gebildet sind, welches sich beim Abkühlen aufgrund einer Volumenänderung bei einer Kristallisation und/oder bei einer Wärmedehnung während des Vergussprozesses verkleinert.
Beispielsweise umfassen das eine oder die mehreren Einsatzelemente ein Glasmaterial oder Aluminium oder sind daraus gebildet. Günstig kann es sein, wenn die eine oder eine oder mehrere der Leitungen mehrteilig sind, wobei jeweils ein erstes Leitungsbauteil mittels eines Verbindungselements mit einem zweiten Leitungsbauteil elektrisch und/oder fluidisch verbunden ist.
Insbesondere ist das jeweilige Verbindungselement von der Befestigungsvorrichtung aufgenommen oder bildet einen Teil der Befestigungsvorrichtung. Beispielsweise ist das jeweilige Verbindungselement in ein Vergussmaterial des einen oder der mehreren Dichtelemente eingebettet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil ein oder mehrere Stabilisationselemente umfasst, in welchen die eine oder eine oder mehrere der Durchführungsöffnungen angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Stabilisationselemente jeweils eine oder mehrere Erhebungen aufweisen.
Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Stabilisationselemente einstückig mit einem Grundköper des Wandungsbauteils ausgebildet. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Stabilisationselemente und der Grundkörper des Wandungsbauteils aus demselben Blech gefertigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stabilisationselemente und der Grundkörper des Wandungsbauteils separate Bauteile sind und/oder getrennt voneinander hergestellt sind. Beispielsweise sind und/oder werden das eine oder die mehreren Stabilisationselemente stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
Vorzugsweise erstrecken sich die eine oder die mehreren Erhebungen, insbesondere längs einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufenden Richtung, von einem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements weg. Insbesondere erstrecken sich die eine oder die mehreren Erhebungen zwischen einem oder mehreren nachbearbeiteten Bereichen des jeweiligen Stabilisationselements von dem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements weg.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Erhebungen durch den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche gebildet sind.
Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Stabilisationselemente ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, umfassen oder daraus gebildet sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche stegförmig sind.
Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Erhebungen in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise dreieckförmig sind.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Erhebungen in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig oder oval sind.
Der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche sind vorzugsweise in einem Prägeprozess und/oder einem Fräsprozess gebildet und/oder bearbeitet.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stabilisationselemente um die jeweilige Durchführungsöffnung und/oder um eine Sensoröffnung herum jeweils eine Ausbuchtung aufweisen. Beispielsweise sind eine oder mehrere Ausbuchtungen durch nachbearbeitete Bereiche gebildet, welche von gewölbten und/oder gekrümmten Wandungen der einen oder der mehreren Erhebungen begrenzt sind.
Beispielsweise ist durch einen oder mehrere der nachbearbeiteten Bereiche jeweils ein umlaufender Rahmen gebildet, welcher insbesondere einen Rand des oder eines oder mehrerer der Verbindungsbereiche bildet.
Das eine oder die mehreren Stabilisationselemente dienen vorzugsweise als Aufnahme und/oder Becken für Vergussmaterial.
In und/oder von dem einen oder den mehreren nachbearbeiteten Bereichen kann vorzugsweise in einem Vergussprozess Vergussmaterial aufgenommen werden. Der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche bilden beispielsweise einen Teil eines Vergussmaterialführungskanals, entlang welchen bei der Herstellung des Durchführungssystems das Vergussmaterial in fließfähigem Zustand entlangströmt und/oder fließt.
Durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche ist vorzugsweise eine vergrößerte Oberfläche des Wandungsbauteils in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen ausgebildet. Insbesondere ist durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche eine Haftung des Vergussmaterials an dem Wandungsbauteil optimiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wandungsbauteil exakt ein Stabilisationselement, welches insbesondere den Verbindungsbereich bildet.
Die eine oder die mehreren Erhebungen bilden vorzugsweise Versteifungsbereiche. Vorzugsweise sind und/oder werden die eine oder die mehreren Erhebungen von Vergussmaterial umströmt und/oder umflossen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche im Vergleich zu der einen oder den mehreren Erhebungen eine verminderte Materialstärke aufweisen.
Vorzugsweise beträgt eine Dicke des Stabilisationselements im Bereich des einen oder der mehreren nachbearbeiteten Bereiche ca. 80 % oder weniger, insbesondere ca. 60 % oder weniger, beispielsweise ca. 40 % oder weniger, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils außerhalb des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder einer durchschnittlichen Dicke der einen oder der mehreren Erhebungen.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Stabilisationselements im Bereich des einen oder der mehreren nachbearbeiteten Bereiche ca. 1 % oder mehr, insbesondere ca. 2 % oder mehr, beispielsweise ca. 5 % oder mehr, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils außerhalb des jeweiligen Verbindungsbereichs und/oder einer durchschnittlichen Dicke der einen oder der mehreren Erhebungen.
Die Dicke der genannten Elemente ist vorzugsweise senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils definiert.
Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren Erhebungen in einer parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils angeordneten Ebene vollständig von dem einen oder den mehreren nachbearbeiteten Bereichen umgeben.
Insbesondere bilden der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche Vertiefungen in dem jeweiligen Stabilisationselement. Durch die eine oder die mehreren Erhebungen und den einen oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche ist vorzugsweise eine Oberflächenstrukturierung und/oder eine Konturierung des Wandungsbauteils ausgebildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Stützelemente zur Stützung und/oder Positionierung der einen oder einer oder mehrerer der Leitungen umfasst. Vorzugsweise sind das eine oder die mehreren Stützelemente scheibenförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet.
Das eine oder die mehreren Stützelemente sind vorzugsweise separat hergestellte und/oder separat handhabbare Bauteile.
Beispielsweise stehen eines oder mehrere der Stützelemente an einer dem Innenraum abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils und/oder an einer dem Innenraum zugewandten Innenseite des Wandungsbauteils bezüglich einer Mittelachse einer Leitung in axialer Richtung hervor. Insbesondere bilden das eine oder die mehreren Stützelemente einen Überstand über die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich einer Mittelachse der jeweiligen Leitung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Stützelemente ineinander liegend angeordnet, wobei eine oder mehrere Leitungen in dem radial innenliegenden Stützelement aufgenommen sind. Die zwei Stützelemente stehen insbesondere an einander gegenüberliegenden Seiten des Wandungsbauteils über und/oder vor.
Vorzugsweise ist durch das eine oder die mehreren Stützelemente ein Durchführungskanal gebildet.
Das eine oder die mehreren Dichtelemente und das eine und die mehreren Stützelemente sind vorzugsweise voneinander verschiedene Bauteile. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Stützelemente in dem einen oder den mehreren Verbindungsbereichen mittels des Vergussmaterials eingegossen werden und so jeweils von einem durch Aushärten des Vergussmaterials gebildeten Dichtelement aufgenommen werden und/oder sein.
Ergänzend oder alternativ zu einem oder mehreren separaten Stützelementen kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil eine oder mehrere Erhebungen in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils verlaufenden Richtung aufweist, welche insbesondere einen Teil eines Formschlusses mit einer oder mehreren Leitungen bilden. Die Erhebungen bilden vorzugsweise Stützelemente. Diese Ausbildung der Stützelemente kann insbesondere für einen Drucksensor von Vorteil sein.
Das eine oder die mehreren Stützelemente dienen insbesondere einer thermischen und/oder elektrischen Isolierung. Ergänzend oder alternativ dienen das eine oder die mehreren Stützelemente einer Zentrierung der darin aufgenommenen Leitung(en) und/oder eine Positionierung der jeweiligen Leitung(en).
Insbesondere bei Leitungen, welche in einer parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils genommenem Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig sind, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem einen oder den mehreren Stützelementen und der einen oder den mehreren Leitungen und/oder dem Wandungsbauteil ein Kraftschluss ausgebildet ist. Dies kann insbesondere bei der Ausbildung einer Übergangspassung zwischen der einen oder den mehreren Leitungen und dem Wandungsbauteil von Vorteil sein.
Das eine oder die mehreren Stützelemente können alternativ zu einem Eingießen mittels des Vergussmaterials auch durch Spritzen und/oder Anspritzen am Wandungsbauteil festgelegt sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Stützelemente mittels Klemmen an dem Wandungsbauteil festgelegt sind, beispielsweise ist jeweils ein Stützelement in jeweils eine Durchführungsöffnung eingeklemmt und/oder angeklemmt.
Das eine oder die mehreren Stützelemente können beispielsweise Entlastungselemente zur Zugentlastung bilden.
Günstig kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung ein oder mehrere Entlastungselemente umfasst, mittels welchen die eine oder eine oder mehrere der Leitungen an einer Seite des Wandungsbauteils, beispielsweise an einer einem Innenraum abgewandten Außenseite, stoffschlüssig, beispielsweise durch Eingießen, und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Ausbildung eines Entlastungselements als Schelle oder Dichtraupe, und/oder kraftschlüssig festgelegt sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Entlastungselemente separate Bauteile sind, welche stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, an dem Wandungsbauteil festgelegt sind und dabei beispielsweise eine oder mehrere Leitungen formschlüssig und/oder kraftschlüssig fixieren.
Alternativ zu einer stoffschlüssigen Festlegung sind eine oder mehrere Entlastungselemente jeweils um eine oder mehrere Leitungen herumgelegt und an das Wandungsbauteil angeclipst und/oder mit dem Wandungsbauteil verclipst.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Leitungen durch ein, insbesondere schnurförmiges, Entlastungselement, welches beispielsweise in fließfähigem Zustand während der Herstellung gegen die jeweilige Leitung gedrückt wird, gebildet ist. Das Entlastungselement ist beispielsweise eine Dichtraupe. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Entlastungselemente durch Vertiefungen im Wandungsbauteil gebildet sein, in welchen die eine oder die mehreren Leitungen stoffschlüssig, beispielsweise in einem Verguss- prozess, festgelegt sind.
Die eine oder die mehreren Vertiefungen im Wandungsbauteil können einen Bestandteil der Aufnahmevertiefungen, welche einen Teil des Verbindungsbereichs bilden, sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Vertiefungen in dem Wandungsbauteil, welche Entlastungselemente bilden, räumlich von den einen oder den mehreren Aufnahmevertiefungen, welche einen Teil eines Verbindungsbereichs bilden, getrennt sind.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Rahmenelemente an einer Seite, beispielsweise einer dem Innenraum des Gehäuses abgewandten Außenseite, des Wandungsbauteils an einem Grundkörper des Wandungsbauteils angeordnet und/oder festgelegt sind, welche mit Vergussmaterial gefüllt sind.
Beispielsweise werden eine oder mehrere Leitungen vor einem Aushärten des Vergussmaterials in das Vergussmaterial hineingedrückt und/oder eingetaucht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems, insbesondere eines erfindungsgemäßen Durchführungssystems.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Durchführungssystem, welches eine optimierte Lebensdauer aufweist, möglichst einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Gemäß dem Verfahren wird ein Wandungsbauteil bereitgestellt, welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen aufweist. Eine oder mehrere Leitungen werden durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen hindurchgeführt.
Die eine oder die mehreren Leitungen werden mittels einer Befestigungsvorrichtung an dem Wandungsbauteil in einem oder mehreren Verbindungsbereichen festgelegt.
Insbesondere werden die eine oder die mehreren Leitungen derart an dem Wandungsbauteil festgelegt, dass eine Relativposition der einen oder der mehreren Leitungen relativ zu dem Wandungsbauteil, insbesondere fluiddicht, fixiert ist.
Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem benannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Vorteile gelten insbesondere für das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen.
Günstig kann es sein, wenn durch Prägen oder Fräsen eines Stabilisationselements eine oder mehrere Erhebungen gebildet werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Leitungen in einem zweistufigen Gießverfahren relativ zu dem Wandungsbauteil und/oder an dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen festgelegt werden.
Vorzugsweise werden die eine oder die mehreren Leitungen mit einem Fixierungsmaterial relativ zu dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen festgelegt. Insbesondere wird anschließend, beispielsweise nachdem das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet wurde, ein Vergussfüllmaterial in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche eingegossen und/oder eingefüllt.
Beispielsweise wird das Fixierungsmaterial getrocknet und/oder ausgehärtet bis es bei 25°C eine Viskosität von ca. IO10 mPa-s oder mehr aufweist.
Es wird insbesondere gerade so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass eine Festlegung der einen oder der mehreren Leitungen an dem Wandungsbauteil und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen ausgebildet wird.
Das Fixierungsmaterial und/oder das Vergussfüllmaterial sind vorzugsweise Vergussmaterialien.
Günstig kann es sein, wenn ein Vergussmaterial, beispielsweise das Vergussfüllmaterial, um eine oder mehrere Erhebungen eines Stabilisationselements des Wandungsbauteils herumfließt.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrochemische Zelle.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, welche eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Zelle gemäß dem unabhängigen auf eine elektrochemische Zelle gerichteten Anspruch gelöst.
Die elektrochemische Zelle umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße Durchführungssysteme. Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchführungssystem genannten Vorteile gelten insbesondere für die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle gleichermaßen.
Insbesondere bildet ein Teil eines Gehäuses der elektrochemischen Zelle, welches einen Innenraum der elektrochemischen Zelle umgibt, ein Wandungsbauteil zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme.
Beispielsweise bildet ein Abdeckelement des Gehäuses der elektrochemischen Zelle ein Wandungsbauteil zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme, insbesondere sämtliche Wandungsbauteile sämtlicher Durchführungssysteme.
Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Durchführungssysteme einen Teil eines Gehäuses, beispielsweise das Abdeckelement, der elektrochemischen Zelle bilden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere der Durchführungssysteme einen Teil des Abdeckelements bilden. Beispielsweise sind ein oder mehrere Wandungsbauteile eines oder mehrerer Durchführungssysteme in einen Grundkörper des Abdeckelements der elektrochemischen Zelle eingegossen und/oder daran angegossen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bilden, im Bereich welcher ein Verbindungsleiter der elektrochemischen Zelle an dem Abdeckelement der elektrochemischen Zelle festgelegt ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme ein Berstelement umfassen oder bilden, welches derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass es bei einem Übersteigen eines kritischen Drucks und/oder einer kritischen Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle bricht.
Das Durchführungssystem, welches ein Berstelement umfasst oder bildet, wird vorzugsweise an einen Grundkörper des Abdeckelements angeschweißt.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme eine Schmelzsicherung umfassen oder bilden. Die Schmelzsicherung schmilzt vorzugsweise bei einem Übersteigen eines kritischen elektrischen Stroms und unterbricht so einen Stromfluss von dem elektrochemischen Element (Zellwickel) zu einem Zellterminal.
Günstig kann es sein, wenn bei einem Brechen des Berstelements und/oder einem Auslösen der Schmelzsicherung die jeweilige Leitung zerstört oder beschädigt wird, insbesondere derart, dass ein Strom, beispielsweise ein Informationsstrom, unterbrochen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme eine Elektrolyteinfüllöffnung zur Befüllung und/oder Entnahme von Elektrolyt aus dem Innenraum der elektrochemischen Zelle umfassen oder bilden.
So kann das Durchführungssystem mehrere Funktionen erfüllen.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein elektrochemisches System, umfassend eine oder mehrere erfindungsgemäße elektrochemische Zellen.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein elektrochemisches System bereitzustellen, welches eine optimierte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrochemisches System gemäß dem unabhängigen auf ein elektrochemisches System gerichteten Anspruch gelöst. Eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle genannten Merkmale und/oder einer oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle genannten Vorteile gelten insbesondere für das elektrochemische System gleichermaßen.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Wandungsbauteil einer Ausführungsform eines Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Zusammenbau des Durchführungssystems, wobei das Wandungsbauteil mehrere vertiefte Bereiche aufweist, in welchen das Wandungsbauteil eine verminderte Wandstärke im Vergleich zu nicht vertieften Bereichen aufweist, wobei das Wandungsbauteil in einer Draufsicht zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Wandungsbauteils einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Zusammenbau des Durchführungssystems, wobei das Wandungsbauteil in einer Draufsicht zumindest näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Durchführungssystem aus Fig. 2 in einem zusammengebauten Zustand, wobei eine Leitung in Form eines Kabels durch eine Durchführungsöffnung, welche in einem vertieften Bereich des Wandungsbauteils angeordnet ist, hindurch- geführt ist und in einem Verbindungsbereich des Durchführungssystems durch eine Befestigungsvorrichtung mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung des Durchführungssystems aus den Fig. 2 und 3 während einer Herstellung des Durchführungssystems in einem Zustand vor einem Hindurchführen der Leitung durch die Durchführungsöffnung, wobei ein Rahmenelement um sämtliche vertiefte Bereiche des Wandungsbauteils und von diesen beabstandet auf das Wandungsbauteil aufgetragen ist;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung des Durchführungssystems aus den Fig. 1 bis 4 in einem benutzungsbereiten Zustand, wobei ein von dem Rahmenelement umgebener Bereich mit einem Vergussmaterial gefüllt ist und so ein Dichtelement gebildet ist;
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Wandungsbauteil mit Ausnahme der Öffnungen im Wesentlichen eben und/oder plan ist;
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher kein separates Rahmenelement vorgesehen ist;
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher in dem Verbindungsbereich das Kabel und Randbereiche des Wandungsbauteils von einem Vergussmaterial pfropfenartig umgeben sind;
Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung mehrerer Kabel eines Durchführungssystems, wobei jeweils ein einziges Kabel durch eine einzige Durchführungsöffnung des Durchführungssystems hindurchgeführt ist;
Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung mehrerer Kabel eines Durchführungssystems, wobei die mehreren Kabel gemeinsam durch eine einzige Durchführungsöffnung des Durchführungssystems hindurchgeführt sind;
Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Spielpassung bildet;
Fig. 12 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Übergangspassung bildet;
Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung eines Kabels eines Durchführungssystems, welches mit dem Wandungsbauteil im Bereich der Durchführungsöffnung eine Presspassung bildet;
Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel durch Verpressen in der Durchführungsöffnung eingeklemmt ist;
Fig. 15 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel durch Materialausdehnung eines Einsatzelements im Rahmen einer Schwindung in der Durchführungsöffnung festgelegt ist;
Fig. 16 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher das Kabel im Bereich der Durchführungsöffnung von einem Stützelement radial umgeben ist; Fig. 17 eine schematische Sch nittdarstel lung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei weicher ein Stützelement ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Kabelbauteile radial umgibt;
Fig. 18 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher zwei Stützelemente ineinandergreifend angeordnet sind, wobei ein inneres Stützelement der zwei Stützelemente das Kabel aufnimmt und wobei ein äußeres Stützelement der zwei Stützelemente das innere Stützelement von außen umgibt;
Fig. 19 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher zwei Stützelemente vorgesehen sind, wobei eines der zwei Stützelemente einen zumindest näherungsweise T-förmigen Querschnitt aufweist und ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Kabelbauteile aufnimmt und wobei ein weiteres der zwei Stützelemente zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet ist;
Fig. 20 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement in der Durchführungsöffnung aufgenommen ist, wobei das Entlastungselemente das Kabel aufnimmt und/oder radial umgibt, wobei das Entlastungselement stoffschlüssig, beispielsweise durch Anspritzen oder Angießen, und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Anklemmen, an dem Wandungsbauteil festgelegt ist;
Fig. 21 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement dadurch gebildet ist, dass das Kabel in einer Aufnahmevertiefung des Wandungsbauteils in einem Verguss- material aufgenommen ist;
Fig. 22 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein Entlastungselement dadurch gebildet ist, dass das Kabel in einem von einem Rahmenelement umgebenen Bereich in einem Vergussmaterial aufgenommen ist;
Fig. 23 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein separat handhabbares Entlastungselement vorgesehen ist, welches das Kabel an dessen Mantelfläche teilweise umgibt und welches stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 24 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, bei welcher ein separat handhabbares Entlastungselement vorgesehen ist, welches das Kabel an dessen Mantelfläche teilweise umgibt und welches formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Clip-Verbindung, mit dem Wandungsbauteil verbunden ist;
Fig. 25 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchführungssystems, gemäß welcher das Wandungsbauteil ein Stabilisationselement umfasst, welches eine Oberflächenstrukturierung in Form einer oder mehrerer Erhebungen zwischen nachbearbeiteten Bereichen aufweist;
Fig. 26 eine schematische perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Zelle, welche ein Durchführungssystem umfasst, das im Wesentlichen der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform entspricht, wobei das Wandungsbauteil ein Abdeckelement der elektrochemischen Zelle bildet; und
Fig. 27 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch das Durchführungssystem aus Fig. 26, wobei eine Sensorvorrichtung aus Fig. 26 nur teilweise dargestellt ist.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Wandungsbauteil 102 einer Ausführungsform eines nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten Durchführungssystems 100 gezeigt.
Das Wandungsbauteil 102 ist vorliegend ein Abdeckelement 104. Das Abdeckelement 104 bildet beispielsweise einen Teil eines Gehäuses 106 einer nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten elektrochemischen Zelle 108. Die elektrochemische Zelle 108 bildet vorzugsweise einen Teil eines ebenfalls nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten elektrochemischen Systems 110.
Das elektrochemische System 110 eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Beispielsweise ist die elektrochemische Zelle 108 eine Lithiumionenbatterie und/oder ein Lithiumionenakkumulator.
Alternativ dazu, dass das Wandungsbauteil 102 das gesamte Abdeckelement 104 bildet, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 nur einen Teil eines Abdeckelements 104 bildet. Beispielsweise wird das Wandungsbauteil 102 in eine dafür vorgesehene Aussparung in dem Abdeckelement 104 eingesetzt und insbesondere fluiddicht festgelegt. Eine fluiddichte Festlegung erfolgt beispielsweise durch Schweißen oder Angießen. So ist eine modulare Ausbildung möglich. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil 102 ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist. Als metallisches Material ist beispielsweise Aluminium geeignet.
Das Gehäuse 106 der elektrochemischen Zelle 108 umfasst vorzugsweise ferner ein weiteres, beispielsweise becherförmiges, Gehäusebauteil, welches gemeinsam mit dem Abdeckelement 104 einen Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 umgibt (nicht dargestellt).
Das Wandungsbauteil 102 umfasst vorliegend eine Durchführungsöffnung 112, welche einer Durchführung einer Leitung 115 durch das Wandungsbauteil 102 dient.
Für eine Verwendung des Wandungsbauteils 102 in einer prismatischen elektrochemischen Zelle 108 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 in einem parallel zu dessen Haupterstreckungsebene genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ausgebildet ist.
Bezüglich der weiteren Beschreibung des in Fig. 1 in einem Zustand vor einem Zusammenbau gezeigten Wandungsbauteils 102 und des Durchführungssystems 100 wird auf die nachfolgende Beschreibung der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 verwiesen.
Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 in einem parallel zu dessen Haupterstreckungsrichtung genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist.
Die Durchführungsöffnung 112 ist vorliegend zumindest näherungsweise schlitzförmig ausgebildet und/oder von einem vertieften Bereich 116 des Wandungsbauteils 102 umgeben, in welchem das Wandungsbauteil 102 eine verringerte Dicke aufweist. Der vertiefte Bereich 116 um die Durchführungsöffnung 112 herum bildet vorliegend eine Aufnahmevertiefung 136 des Wandungsbauteils 102.
Die Aufnahmevertiefung 136 ist vorzugsweise durch Prägen und/oder Fräsen des Wandungsbauteils 102 gebildet.
Beispielsweise ist die Dicke des Wandungsbauteils 102 im Bereich der Aufnahmevertiefung 136 um ca. 10 % oder mehr, insbesondere um ca. 20 % oder mehr, geringer als die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils 102 in daran angrenzenden Bereichen.
Vorzugsweise ist die Dicke des Wandungsbauteils 102 im Bereich der Aufnahmevertiefung 136 um ca. 90 % oder weniger, insbesondere um ca. 80 % oder weniger, geringer als die durchschnittliche Dicke des Wandungsbauteils 102 in daran angrenzenden Bereichen.
Die Dicke des Wandungsbauteils 102 ist vorzugsweise senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene definiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Durchführungsöffnung 112 zentral und/oder mittig in der Aufnahmevertiefung 136 angeordnet ist.
Wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 erwähnt, ist durch die Durchführungsöffnung 112 hindurch eine Leitung 115 geführt, insbesondere derart, dass die Leitung 115 durch die Durchführungsöffnung 112 hindurch von einer Umgebung der elektrochemischen Zelle 108 in den Innenraum gelangt.
Vorliegend ist die Leitung 115 als Kabel 114 ausgebildet, welches beispielsweise einen Bestandteil einer Sensorvorrichtung 120 bildet. Das Kabel 114 ist beispielsweise ein Flachbandkabel. Alternativ kann als Kabel 114 auch ein Rundkabel verwendet werden. Die Sensorvorrichtung 120 dient vorzugsweise einer Überwachung eines Drucks und/oder einer Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108. So kann beispielsweise ein thermisches Event rechtzeitig erkannt und insbesondere verhindert werden.
Gemäß alternativer Ausführungsformen kann die Leitung 115 eine Fluidleitung sein.
Alternativ zu einer Ausbildung der Leitung 115 als Kabel 114 kann vorgesehen sein, dass die Leitung 115 ein Signalleiter, beispielsweise in Form eines Stifts oder einer Schraube, ist.
Eine Leitung 115 in Form eines Signalleiters, beispielsweise ein Stift oder eine Schraube, kann zusätzlich zu dem Kabel 114 vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Wandungsbauteil 102 einen weiteren vertieften Bereich 116 aufweist, welcher einer Aufnahme eines Sensorelements 118 dient. Bezüglich Dicke und Ausgestaltung des weiteren vertieften Bereichs wird auf die Ausführungen zu der Aufnahmevertiefung 136 Bezug genommen.
Das Sensorelement 118 bildet beispielsweise einen Bestandteil der Sensorvorrichtung 120 (vgl. insbesondere Fig. 3 und 5).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Sensorelement 118 ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor verwendet.
Der weitere vertiefte Bereich 116, welcher insbesondere das Sensorelement 118 aufnimmt, umfasst beispielsweise einen zumindest näherungsweise quaderförmigen Zentralbereich 122 und sich daran anschließende Verlängerungsabschnitte 124, welche beispielsweise eine Kreuzform bilden. Zumindest näherungsweise mittig in dem Zentralbereich 122 des weiteren vertieften Bereichs 116 ist beispielsweise eine Sensoröffnung 126 angeordnet. Die Sensoröffnung 126 dient insbesondere einer Verbindung des Sensorelements 118 mit dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108.
Zur Festlegung des Kabels 114 und/oder des Sensorelements 118 an dem Wandungsbauteil 102 umfasst das Durchführungssystem 100 vorzugsweise eine Befestigungsvorrichtung 128.
Gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform umfasst die Befestigungsvorrichtung 128 ein Dichtelement 130, welches das Kabel 114 in einem Verbindungsbereich 132 umgibt und/oder ein Volumen zwischen Randbereichen der Durchführungsöffnung 112 und dem Kabel 114 fluiddicht abdichtet.
Vorliegend umgibt das Dichtelement 130 der Befestigungsvorrichtung 128 zusätzlich zu dem Kabel 114 auch das Sensorelement 118 und/oder füllt ein zwischen dem Sensorelement 118 und dem Kabel 114 gebildetes Volumen in dem Verbindungsbereich 132 fluiddicht.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Befestigungsvorrichtung 128 ein oder mehrere, vorliegend ein, Rahmenelement(e) 134 aufweist, welche(s) den Verbindungsbereich 132, beispielsweise auf einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite, umgibt und/oder begrenzt.
Vorliegend weist das Rahmenelement 134 in einem parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine Quaderform auf.
In alternativen Ausführungsformen, beispielsweise, wenn die Durchführungsöffnung 112 zumindest näherungsweise kreisförmig ist, kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement 134 in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise oval, insbesondere kreisförmig, ausgebildet ist.
Beispielsweise ist das Rahmenelement 134 eine Dichtraupe und/oder Dispenserraupe.
Wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn zur Herstellung des Durchführungssystems 100 zur Bildung des Rahmenelements 134 ein Material in Form einer pastösen Masse direkt auf das Wandungsbauteil 102 aufgetragen wird. Das Material wird anschließend insbesondere durch Trocknung und/oder Vernetzung ausgehärtet, wobei das Rahmenelement 134 gebildet wird.
Das Rahmenelement 134 ist beispielsweise schnurförmig.
Zur Ausbildung eines geschlossenen und/oder lückenlosen Rahmenelements 134 kann es vorteilhaft sein, wenn ein Aufträgen außerhalb der gewünschten Form des resultierenden Rahmenelements 134 begonnen und/oder beendet wird und entsprechende Überstände anschließend entfernt werden. So können Zwischenräume in dem Rahmenelement 134 vermieden werden.
Eine Höhe des Rahmenelements 134 in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtung beträgt vorzugsweise mindestens ca. 5 % einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Rahmenelement 134 ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Bevorzugte Polymermaterialien sind duroplastische Polymermaterialien, thermoplastische Polymermaterialien, elastomere Polymermaterialien oder Mischungen daraus. Beispielsweise umfasst das Rahmenelement 134 eines oder mehrere der folgenden Polymermaterialien oder ist daraus gebildet:
Polyolefin, insbesondere Polypropylen und/oder Polyethylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und/oder Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polyimid, Copolyamid, Polyamid-Elastomer, Polyether, insbesondere Epoxidharze, Polyurethan, Polyurethan-Acrylat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acryl-Butadien-Styrol, Synthesekautschuk, insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyoxymethylen, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen, Silikon, insbesondere Silikonkautschuk und/oder silikonbasiertes Elastomer.
Beispielsweise werden ein oder mehrere Hot-Melt-Materialien für das Material des Rahmenelements 134 verwendet.
Alternativ zu Ausführungsformen, in welchen das Rahmenelement 134 als separates Element ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement 134 durch eine oder mehrere Erhebungen in einem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 gebildet sind, welche beispielsweise durch Prägen in den Grundkörper des Wandungsbauteils 102 eingebracht sind (nicht dargestellt).
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein von dem Rahmenelement 134 umgebenes Volumen, beispielsweise nach einem Trocknen und/oder Aushärten des Materials des Rahmenelements 134 zu dem Rahmenelement 134, mit einem Vergussmaterial gefüllt wird. So wird insbesondere das Dichtelement 130 gebildet.
Vorliegend sind von dem Rahmenelement 134 sowohl ein Bereich, welcher benachbart zu der Durchführungsöffnung 112 angeordnet ist, als auch ein Bereich, welcher benachbart zu der Sensoröffnung 126 angeordnet ist, umschlossen. So können das Sensorelement 118 und das Kabel 114 in einem gemeinsamen Verbindungsbereich 132 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt sein und/oder werden.
Nach der Herstellung des Rahmenelements 134 wird vorzugsweise das Kabel 114 durch die Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt und/oder das Sensorelement 118 in den weiteren vertieften Bereich 116 des Wandungsbauteils 102 eingelegt und/oder auf der Sensoröffnung 126 positioniert wird.
Anschließend wird vorzugsweise das Vergussmaterial in den von dem Rahmenelement 134 umgebenen und/oder begrenzten Bereich eingefüllt, beispielsweise eingegossen. Bei einer Trocknung und/oder Aushärtung des Vergussmaterials wird vorzugsweise das Dichtelement 130 gebildet, wodurch das Kabel 114 in dem Verbindungsbereich 132 fluiddicht an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt wird.
Beispielsweise wird ca. 0,8 g Vergussmaterial oder mehr und/oder ca. 1,2 g oder weniger Vergussmaterial zur Bildung des Dichtelements 130 verwendet.
Das Vergussmaterial ist beispielsweise ein Harzmaterial, beispielsweise ein Epoxidharzmaterial, ein Phenolharzmaterial, ein Aminoplastmaterial, ein Polyurethanmaterial, ein Silikonmaterial, ein Polyesterharzmaterial, ein ABS- Harzmaterial oder Mischungen daraus.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Durch das Vergießen können das Kabel 114 und/oder das Sensorelement 118 druckdicht, beispielsweise bis zu einem Innendruck in der elektrochemischen Zelle 108 von ca. 10 bar, festgelegt werden. Durch das Vergussmaterial ist das Dichtelement 130 vorzugsweise chemisch beständig und/oder temperaturbeständig. Beispielsweise ist die Befestigungsvorrichtung 128 in einem Temperaturbereich von ca. -20°C bis ca. 80°C, insbesondere von ca. -30°C bis ca. 100°C, beständig.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst. Der eine oder die mehreren Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden: anorganische Füllstoffe, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, insbesondere Siliziumcarbid, Nitrid, insbesondere Metallnitrid, Metalloxid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material des Dichtelements 130 eine Härte in einem Bereich von ca. 40 Shore D bis ca. 100 Shore D aufweist.
Eine Glasübergangstemperatur des Vergussmaterials liegt beispielsweise bei ca. 90° C oder mehr.
Das Sensorelement 118 und das Kabel 114 sind und/oder werden vorzugsweise vollständig eingegossen und/oder vergossen. Insbesondere tritt kein Vergussmaterial durch die Sensoröffnung 126 hindurch und/oder blockiert die Sensoröffnung 126.
Günstig kann es sein, wenn das Sensorelement 118 und/oder das Kabel 114 in einem zweistufigen Gießprozess an dem und/oder relativ zu dem Wandungsbauteil 102 festgelegt werden.
Beispielsweise wird ein Fixierungsmaterial in einem fließfähigen Zustand in den Verbindungsbereich 132 eingegossen und/oder eingefüllt. Eine Menge des Fixierungsmaterials ist dabei derart gewählt, dass das Kabel 114 und das Sensorelement 118 gerade eben relativ zu dem Wandungsbauteil 102 fixiert sind. Es wird vorzugsweise so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass das Kabel 114 und ein Rand der Durchführungsöffnung 112 gerade durchgängig über das Fixierungsmaterial miteinander verbunden sind.
Beispielsweise wird das Kabel 114 umlaufend um die Durchführungsöffnung 112 mit dem Fixierungsmaterial umgossen.
Beispielsweise wird so viel Fixierungsmaterial verwendet, dass das Sensorelement 118 und ein Rand der Sensoröffnung 126 gerade durchgängig über das Fixierungsmaterial miteinander verbunden sind.
Beispielsweise wird das Sensorelement 118 umlaufend um die Sensoröffnung 126 mit dem Fixierungsmaterial umgossen.
Anschließend wird das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet, insbesondere bis es nicht mehr fließfähig ist.
Beispielsweise wird das Fixierungsmaterial getrocknet und/oder ausgehärtet bis es bei 25°C eine Viskosität von ca. IO10 mPa-s oder mehr aufweist.
Nach einer teilweisen oder vollständigen Trocknung und/oder Aushärtung des Fixierungsmaterials wird vorzugsweise ein Vergussfüllmaterial in einem fließfähigen Zustand in den Verbindungsbereich 132 eingefüllt und/oder eingegossen, bis dieser vollständig gefüllt ist.
Das Vergussfüllmaterial wird insbesondere getrocknet und/oder ausgehärtet.
In Ausführungsformen, in welchen das Fixierungsmaterial vor dem Eingießen und/oder Einfüllen des Vergussfüllmaterials noch nicht vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet wurde, wird auch das Fixierungsmaterial hierbei vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fixierungsmaterial und das Vergussfüll- material chemisch und/oder physikalisch identisch sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial chemisch und/oder physikalisch voneinander verschieden sind.
Das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial sind vorzugsweise miteinander chemisch und/oder physikalisch kompatible Materialien.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fixierungsmaterial und/oder das Vergussfüllmaterial eines der im Zusammenhang mit dem Vergussmaterial beschriebenen Materialien umfassen oder daraus gebildet sind.
Das Fixierungsmaterial und das Vergussfüllmaterial können jeweils Teile des Vergussmaterials bilden.
Für eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Kabel 114 und dem Dichtelement 130 kann es vorteilhaft sein, wenn das Kabel 114 eine Ummantelung und/oder Beschichtung umfasst. Die Ummantelung und/oder Beschichtung ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial gefertigt, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit dem Vergussmaterial ist.
Die Ummantelung und/oder Beschichtung bildet vorzugsweise eine Haftvermittlerstruktur.
Vorzugsweise ist das Vergussmaterial derart gewählt, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des Materials einen Kontaktwinkel mit der Oberfläche von 90° oder mehr einschließt. So kann ein Kriechen von Wasser und/oder Elektrolyt verringert oder vermieden werden.
Insbesondere für eine optimierte chemische Beständigkeit kann es vorteilhaft sein, wenn das Dichtelement 130 eine Schutzbeschichtung aufweist. Die Schutzbeschichtung umfasst vorzugsweise ein Oxid oder ein Parylenmaterial oder ist aus einem Oxid oder einem Parylenmaterial gebildet.
Das Material der Schutzbeschichtung ist und/oder wird beispielsweise auf äußere Oberflächen des Dichtelements 130 aufgetragen.
Insbesondere zur Verbesserung einer Adhäsion des Dichtelements 130 an dem Wandungsbauteil 102 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 eine teilweise oder vollständige Beschichtung mit einem Haftvermittler aufweist.
Ergänzend oder alternativ können die Leitung 115 in Form des Kabels 114 und/oder das Sensorelement 118 teilweise oder vollständig eine Beschichtung mit einem Haftvermittler aufweisen.
Der oder die Haftvermittler bilden insbesondere Haftvermittlerstrukturen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Wandungsbauteil 102 vor einem Eingießen des Vergussmaterials gereinigt werden, beispielsweise durch Plasmareinigen und/oder durch eine Reinigung mit Isopropanol.
Je nach Material der Leitung 115 und/oder des Sensorelements 118 kann es auch bei diesen Elementen vorteilhaft sein, wenn sie vor dem Eingießen des Vergussmaterials gereinigt werden, beispielsweise durch Plasmareinigen und/oder durch eine Reinigung mit Isopropanol.
Zusätzlich oder ergänzend kann eine Erhöhung der Oberflächenrauigkeit der Leitung 115 und/oder unempfindlichen Bereichen des Sensorelements in Bereichen, in welchen diese mit dem Dichtelement 130 in Kontakt sind, zur Verbesserung der Adhäsion vorgenommen werden und/oder sein. Insbesondere zur Ausbildung einer verbesserten Haftung des Dichtelements 130 an einer äußeren Oberfläche des Wandungsbauteils 102 in dem Verbindungsbereich 132 kann es vorteilhaft sein, wenn das Wandungsbauteil 102 im Verbindungsbereich 132 ein oder mehrere (weitere) Haftvermittlerstrukturen umfasst (nicht dargestellt).
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Haftvermittlerstrukturen durch eine oder mehrere Vertiefungen und/oder Riffelungen und/oder Riefen in dem Wandungsbauteil 102 gebildet.
Die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen sind beispielsweise durch eine Laserbehandlung und/oder durch Prägen des Wandungsbauteils 102 gebildet.
Beispielsweise sind eine oder mehrere, insbesondere regelmäßig angeordnete, Riefen und/oder taschenförmige Vertiefungen in das Wandungsbauteil 102 in einen Bereich eingebracht, welcher mit dem Dichtelement 130 in Kontakt ist.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass Prägekonturen in das Wandungsbauteil 102 eingebracht sind und/oder werden.
Es können zusätzlich oder alternativ Stege nachträglich, beispielsweise durch Prägen, niedergedrückt werden und/oder sein. Beispielsweise können so T- förmige Vertiefungen gebildet werden.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, die Oberfläche des Wandungsbauteils 102 im Verbindungsbereich angeraut, beispielsweise durch Sandstrahlen, wird.
Ergänzend oder alternativ zu einem Festlegen in einem Vergussprozess können das Kabel 114 und das Wandungsbauteil 112 miteinander verschweißt sein und/oder werden (nicht im Einzelnen dargestellt). Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Dichtelement 130 durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den Verbindungsbereich 132 gebildet ist und/oder wird (nicht zeichnerisch dargestellt).
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Kabel 114 durch Heißverstemmen an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt ist und/oder wird.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Kabel 114 eine Leitung 115 in Form eines Signalleiters, beispielsweise ein Stift oder eine Schraube, in das Vergussmaterial eingebracht ist und/oder wird oder heißverstemmt ist und/oder wird (nicht dargestellt).
Es kann vorgesehen sein, dass eine Schraube oder ein Nietelement in das Vergussmaterial eingebracht sind und/oder werden. Die Schraube kann alternativ auch in das Vergussmaterial eingedreht sein und/oder werden und optional anschließend nochmals eingegossen sein und/oder werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 weitere Funktionselemente umfasst oder einen Bestandteil weiterer Funktionselemente bildet (nicht dargestellt).
Beispielsweise bildet das Dichtelement 130 ein Berstelement oder umfasst ein solches. Das Berstelement umfasst beispielsweise eine Materialschwachstelle, welche bei einem Übersteigen einer kritischen Temperatur und/oder eines kritischen Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 bricht, oder ist durch eine solche gebildet.
Beispielsweise ist ein Bereich des Dichtelements 130 dünner ausgebildet, so dass dieser Bereich eine Materialschwachstelle bildet. Es kann vorgesehen sein, dass eine Berstmembran in das Vergussmaterial eingegossen oder angeschweißt ist und/oder wird, welche bei einem Übersteigen einer kritischen Temperatur und/oder eines kritischen Drucks in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 bricht und/oder reißt.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem eine Schmelzsicherung umfasst oder bildet, welche vorzugsweise bei einem Übersteigen eines kritischen Stroms schmilzt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Kabel 114 bei einem Brechen des Berstelements und/oder einem Auslösen der Schmelzsicherung zerstört oder beschädigt wird, so dass ein Strom, beispielsweise ein Informationsstrom der Sensorvorrichtung 120, unterbrochen wird.
Günstig kann es sein, wenn eine Elektrolyteinfüllöffnung in das Durchführungssystem 100 integriert ist und beispielsweise das Vergussmaterial um die Elektrolyteinfüllöffnung herum gegossen ist und/oder wird.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bildet.
Beispielsweise ist und/oder wird mit dem Vergussmaterial sowohl das Kabel 114 als auch ein Verbindungsleiter, welcher ein elektrochemisches Element in Form eines Zellwickels und ein Zellterminal verbindet, eingegossen und/oder an das Wandungsbauteil 102 angegossen (nicht dargestellt).
Abhängig davon, wie das Kabel 114 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt ist, können unterschiedliche Passungsarten zwischen Kabel 114 und dem Wandungsbauteil 102 bevorzugt sein.
Insbesondere bei einem Festlegen durch Verguss oder durch Verpressen (im
Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben) kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 im Bereich der Durchführungsöffnung 112 eine Spielpassung ausgebildet ist.
Passungen sind beispielsweise in der Norm ISO 286 genormt.
Günstig kann es sein, wenn ein Volumen zwischen Randbereichen des Wandungsbauteils 102, welche die Durchführungsöffnung 112 umgeben, und dem Kabel 114 von dem Dichtelement 130 oder einem oder durch einen Pressvorgang mit dem Wandungsbauteil 102 gefüllt sind.
Alternativ zu einer Spielpassung, welche in Fig. 11 noch einmal separat dargestellt ist, kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 eine Übergangspassung (vgl. Fig. 12) oder eine Presspassung (vgl. Fig. 13) ausgebildet ist.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform des Durchführungssystems 100 sowie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen von Durchführungssystemen 100 können mit jeder der in den Fig. 11 bis 13 isoliert dargestellten Passungsart ausgebildet werden.
Das Durchführungssystem 100 gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform umfasst ein Kabel 114, welches durch exakt eine Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt ist. Eine (nicht dargestellte) Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung, welche einen Bestandteil der Sensorvorrichtung 120 bildet, ist vorzugsweise in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Durchführungssystem 100 mehrere Kabel 114 aufweist. In Ausführungsformen, in welchen das Durchführungssystem 100 mehrere Kabel 114 aufweist, ist die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung vorzugsweise außerhalb des Innenraums der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils exakt ein Kabel 114 durch eine Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt. Dies ist in Fig. 9 schematisch dargestellt.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass mehrere Kabel 114 durch eine einzige Durchführungsöffnung 112 hindurchgeführt sind. Dies ist schematisch in Fig. 10 dargestellt.
Gemäß einer weiteren Alternative kann das Kabel 114 mehrteilig ausgebildet sein und einzelne Kabelbauteile sind durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. Dies ist im Zusammenhang mit der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 näher beschrieben.
Eine in Fig. 6 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 keine Aufnahmevertiefung 136 aufweist.
Das Rahmenelement 134 weist vorliegend in einem senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise eine Kreisform auf. Dies gilt für das Rahmenele- ment 134 gemäß der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform vorzugsweise gleichermaßen.
Im Unterschied zu der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist in dem dargestellten Verbindungsbereich 132 ausschließlich das Kabel 114 (und nicht das Sensorelement 118) an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 6 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 kein Rahmenelement 134 aufweist.
Vorzugsweise sind das (in Fig. 7 nicht dargestellte) Sensorelement 118 und das Kabel 114 in voneinander räumlich getrennten Verbindungsbereichen 132 an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt.
Das Dichtelement 130 schließt vorzugsweise im Wesentlichen plan mit einer äußeren Oberfläche des Wandungsbauteils 102 ab.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 8 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass kein Rahmenelement 134 und keine Aufnahmevertiefung 136 vorgesehen sind, sondern das Dichtelement 130 durch Eingießen des Vergussmaterials in den Verbindungsbereich 132 ohne weitere räumliche Begrenzung ausgebildet ist.
Das Dichtelement 130 bildet vorliegend beispielsweise zumindest näherungsweise eine Kugelform oder eine ellipsoide Form.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 8 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 14 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 und das Wandungsbauteil 102 durch Verpressen miteinander verbunden sind.
Beispielsweise ist und/oder wird das Wandungsbauteil 102 an Randbereichen, welche die Durchführungsöffnung 112 umgeben umgeformt, beispielsweise durch Bördeln.
Ein Vergussprozess und/oder ein Spritzgussprozess und/oder ein Heißverstemmen sind bei einem Festlegen durch Verpressen insbesondere entbehrlich.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 14 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 15 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 durch Materialschwindung an dem Wandungsbauteil 112 festgelegt ist.
Vorliegend umfasst die Befestigungsvorrichtung 128 ein Einsatzelement 140. Vorzugsweise ist das Einsatzelement 140 aus einem Gießmaterial hergestellt, welches beispielsweise ein Glasmaterial oder Aluminium umfasst oder daraus gebildet ist.
Das Einsatzelement 140 umgibt vorzugsweise das Kabel 114 bezüglich einer Mittelachse 138 des Kabels 114 in radialer Richtung. Beispielsweise schwindet das Einsatzelement 140 in Richtung des Kabels 114, so dass dieses von dem Einsatzelement 140 zusammengepresst ist und/oder wird. Die Schwindung ist in Fig. 15 mit Pfeilen schematisch angedeutet.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 im Bereich der Durchführungsöffnung 112 selbst schwindet, so dass das Kabel 114 unmittelbar von dem Wandungsbauteil 102 zusammengepresst ist und/oder wird (nicht dargestellt).
Im Übrigen stimmt die in Fig. 15 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 16 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 ein Stützelement 142 umfasst, welches in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 angeordnet ist.
Das Stützelement 142 dient vorzugsweise einer Stützung und/oder Positionierung des Kabels 114 in der Durchführungsöffnung 112.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Stützelement 142 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
"Elektrisch isolierend" bedeutet vorzugsweise, dass die jeweiligen Materialien und/oder Elemente bei 25°C eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als IO-8 S/m aufweisen.
In Ausführungsformen, in welchen das Stützelement 142 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, dient das Stützelement 142 insbesondere einer elektrischen Isolierung des Kabels 114 gegenüber dem Wandungsbauteil 102 und/oder dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108.
Zusätzliche Elemente zur Isolierung sind so vorzugsweise entbehrlich.
Beispielsweise bildet das Stützelement 142 einen Kraftschluss mit dem Kabel 114 und/oder dem Wandungsbauteil 102.
Stützelemente 142 sind insbesondere in Ausführungsformen vorteilhaft, in welchen das Kabel 114 in einem parallel zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rund ausgebildet ist und/oder eine Übergangspassung zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 ausgebildet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Stützelement 142 ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist.
Beispielsweise ist das Stützelement 142 ein Spritzgussbauteil oder ein Vergusselement.
Beispielsweise ist das Stützelement 142 zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.
Ergänzend oder alternativ zu einem oder mehreren separaten Stützelementen 142 kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 eine oder mehrere Erhebungen in einer senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtung aufweist. Die eine oder die mehreren Erhebungen bilden vorzugsweise jeweils ein Stützelement 142. Diese Ausbildung der Stützelemente 142 kann insbesondere für einen Drucksensor von Vorteil sein.
Vorzugsweise bilden die eine oder die mehreren Erhebungen einen Formschluss mit dem Kabel 114. Ergänzend oder alternativ zu Erhebungen, welche jeweils ein Stützelement 142 bilden, kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 eine oder mehrere Erhebungen 154 als Bestandteil eines Stabilisationselements 150 umfasst. Dies ist im Zusammenhang mit den Figuren 25 bis 28 beschrieben.
Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Kabel 114 ein Nietelement gemeinsam mit einem Stützelement 142 (nicht dargestellt) in die Durchführungsöffnung 112 oder eine weitere Öffnung eingesetzt ist und/oder wird. Das Stützelement 142 ist und/oder wird insbesondere durch einen Nietvorgang fluiddicht verpresst.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 16 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 17 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform, dass das Kabel 114 mehrteilig ausgebildet ist und ein erstes Kabelbauteil 114a und ein zweites Kabelbauteil 114b umfasst, welche mittels eines Verbindungselements 144 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Das erste Kabelbauteil 114a bildet ein erstes Leitungsbauteil 115a. Das zweite Kabelbauteil 114b bildet ein zweites Leitungsbauteil 115b.
In Ausführungsformen, in welchen die Leitung 115 eine Fluidleitung ist, verbindet das Verbindungselement 114 das erste Leitungsbauteil 115a fluidisch mit dem zweiten Leitungsbauteil 115b (nicht dargestellt). Sämtliche zuvor oder nachfolgend mit einteiligen Kabeln 114 beschriebenen Ausführungsformen eines Durchführungssystems 100 können alternativ auch mit mehrteiligen Kabeln 114a, 114b realisiert werden.
Das erste Kabelbauteil 114a, das zweite Kabelbauteil 114b weisen vorzugsweise dieselbe Haupterstreckungsrichtung auf.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 17 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 18 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 zwei Stützelemente 142 umfasst, welche ineinandergreifend in der Durchführungsöffnung 112 angeordnet sind.
Beide Stützelemente 142 weisen vorliegend jeweils einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a und einen scheibenförmigen Abschnitt 142b auf. Der scheibenförmige Abschnitt 142b ist vorliegend jeweils an den entsprechenden hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a angrenzend und/oder an einem freien Ende desselben angeordnet.
Die Stützelemente 142 sind vorliegend derart angeordnet, dass die scheibenförmigen Abschnitte 142b an einander gegenüberliegenden Seiten des Wandungsbauteils 102 in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 über das Wandungsbauteil 102 hinausstehen.
Die hohlzylinderförmigen Abschnitte 142a sind vorliegend innerhalb der Durchführungsöffnung 112 angeordnet und/oder nehmen das Kabel 114 auf. Durch die Stützelemente 142 kann eine Relativposition des Kabels 114 zu dem Wandungsbauteil 102 gesichert und/oder definiert werden.
Beispielsweise ist durch die zwei Stützelemente 142 und/oder zwischen den zwei Stützelementen 142 ein Formschluss des Kabels 114 mit den Stützelementen 142 ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 18 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 19 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 zwei Stützelemente 142 aufweist, welche in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 hintereinander angeordnet sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eines der Stützelemente 142 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 142a und einen zumindest näherungsweise scheibenförmigen Abschnitt 142b aufweist.
Ein weiteres davon verschiedenes Stützelement 142 ist vorzugsweise insgesamt zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 19 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 20 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform, dass die Befestigungsvorrichtung 128 ein Entlastungselement 146 aufweist.
Das Entlastungselement 146 dient insbesondere einer Zugentlastung und/oder bildet eine Zugentlastung für das Kabel 114.
Vorzugsweise umfasst das Entlastungselement 146 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 146a, welcher in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 138 des Kabels 114 zwischen dem Wandungsbauteil 102 und dem Kabel 114 angeordnet ist.
Der scheibenförmige Abschnitt 146b des Entlastungselements 146 ist beispielsweise auf einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 zugewandten Seite des Wandungsbauteils 102 angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass ein weiteres Entlastungselement 146 vorgesehen ist, welches insbesondere von einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Seite des Wandungsbauteils 102 in die Durchführungsöffnung 112 eingebracht und/oder eingeschoben ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Es kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 an dem Wandungsbauteil 102 angegossen und/oder angespritzt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kabel 114 an das Entlastungselement 146 angegossen und/oder angespritzt sein und/oder werden.
Ergänzend oder alternativ ist das Entlastungselement 146 durch Klemmen in der Durchführungsöffnung 112 und/oder an dem Wandungsbauteil 102 festgelegt. Die Entlastungselemente 146 bilden vorzugsweise auch Stützelemente 142.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 20 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 21 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement 146 durch Angießen und/oder Eingießen eines Teils des Kabels 114 in ein Vergussmaterial an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils 102 gebildet ist.
Bezüglich der Materialauswahl für das Vergussmaterial wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform verwiesen.
Vorliegend ist das Vergussmaterial in eine Aufnahmevertiefung 136 eingegossen und/oder das Kabel 114 daran angegossen.
Beispielsweise wird das Kabel 114 vor einem Trocknen und/oder Aushärten des Vergussmaterials in das Vergussmaterial eingedrückt und/oder darin positioniert, so dass das Kabel 114 nach dem Trocknen und/oder Aushärten des Vergussmaterials relativ zu dem Wandungsbauteil 102 fixiert ist.
Vorliegend ist die Aufnahmevertiefung 136 als von der Aufnahmevertiefung 136 in dem Verbindungsbereich 132 räumlich verschiedene Aufnahmevertiefung 136 ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 als Teil des Verbindungsbereichs 132 ausgebildet ist (nicht dargestellt). Im Übrigen stimmt die in Fig. 21 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 22 dargestellte weitere Ausführungsform eines nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellten Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement durch Eingießen und/oder Angießen des Kabels 114 in einem von einem Rahmenelement 134 umgebenen Bereich gebildet ist.
Bezüglich der Materialauswahl des Rahmenelements 134 wird auf die Beschreibung des Rahmenelements 134, welches den Verbindungsbereich 132 umgibt, Bezug genommen.
Vorliegend ist das Rahmenelement 134, welches einen Teil des Entlastungselements 146 bildet, als von dem Rahmenelement 134, welches einen Teil der Befestigungsvorrichtung 128 bildet, getrennt ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Rahmenelemente 134 identisch sind und das Entlastungselements 146 einen Teil des Verbindungsbereichs 132 bildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 22 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 23 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement 146 ein separates Bauteil ist, welches das Kabel 114 an einer dem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 abgewandten Außenseite des Wandungsbauteils 102 zumindest teilweise umgreift und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Wandungsbauteil 102 fixiert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Entlastungselement 146 an dessen freien Enden stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen, an dem Wandungsbauteil festgelegt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Entlastungselement 146 durch eine Dichtraupe, welche quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kabels 114 über das Kabel 114 verläuft, gebildet ist. So kann eine nasschemische Fixierung des Kabels 114 erfolgen. Das Entlastungselement 146 ist vorzugsweise beidseitig neben dem Kabel 114 an dem Wandungsbauteil 102 fixiert (nicht dargestellt).
Zur Herstellung des Entlastungselements 146 wird beispielsweise die Dichtraupe in noch nicht getrocknetem Zustand gegen das Kabel gedrückt oder das Kabel 114 wird gegen die Dichtraupe gedrückt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 23 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 24 nicht als Ganzes zeichnerisch dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform, dass das Entlastungselement kraftschlüssig und/oder formschlüssig beispielsweise in einer Clipverbindung an dem Wandungsbauteil festgelegt ist. Im Übrigen stimmt die in Fig. 24 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die im Zusammenhang mit den Fig. 21 bis 24 beschriebenen Entlastungselemente 146 können in Kombination mit jeder der davor beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Eine in Fig. 25 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 ein Stabilisationselement 150 aufweist.
Alternativ dazu, dass das Wandungsbauteil 102 ein einziges Stabilisationselement 150 aufweist kann vorgesehen sein, dass das Wandungsbauteil 102 mehrere Stabilisationselemente 150 aufweist (nicht gezeigt).
Das Stabilisationselement 150 dient vorzugsweise einer Versteifung des vertieften Bereichs 116 und/oder einer optimierten Haftung eines Verguss- materials an dem Wandungsbauteil 102.
Beispielsweise bildet das Stabilisationselement 150 den vertieften Bereich 116.
Vorliegend sind sowohl die Durchführungsöffnung 112, durch welche das Kabel 114 hindurchgeführt ist, als auch die Sensoröffnung 126 zur Verbindung des Sensorelements 118 mit einem Innenraum der elektrochemischen Zelle 100 von einem gemeinsamen vertieften Bereich 116 umgeben.
Der vertiefte Bereich 116 ist vorliegend in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig, beispielsweise zumindest näherungsweise quadratisch, ausgebildet.
Das Stabilisationselement 150 umfasst vorzugsweise ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, oder ist daraus gebildet.
Vorliegend ist das Stabilisationselement 150 einstückig mit einem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 ausgebildet, beispielsweise aus demselben Teil eines Blechs gefertigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Stabilisationselement 150 getrennt von dem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 hergestellt ist und/oder wird. Das Stabilisationselement 150 ist und/oder wird insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper des Wandungsbauteils 102 verbunden.
Das Stabilisationselement 150 weist vorliegend mehrere Vertiefungen in Form nachbearbeiteter Bereiche 152 auf, welche beispielsweise durch Prägen und/oder Fräsen gebildet sind.
Zwischen den nachbearbeiteten Bereichen 152 erstrecken sich vorliegend mehrere Erhebungen 154.
Eine durchschnittliche Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der Erhebungen 154 entspricht vorzugsweise im Wesentlichen ungefähr einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116 des Wandungsbauteils 102.
Günstig kann es sein, wenn die Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der nachbearbeiteten Bereiche 152 ca. 80 % oder weniger, insbesondere ca. 60 % oder weniger, beispielsweise ca. 40 % oder weniger, einer durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116 beträgt. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Stabilisationselements 150 im Bereich der nachbearbeiteten Bereiche 152 ca. 1 % oder mehr, insbesondere ca. 2 % oder mehr, beispielsweise ca. 5 % oder mehr, der durchschnittlichen Dicke des Wandungsbauteils 102 außerhalb des vertieften Bereichs 116.
Vorzugsweise sind die Erhebungen 154 in parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 verlaufenden Richtungen vollständig von den nachbearbeiteten Bereichen 152 umgeben.
Günstig kann es sein, wenn die Erhebungen 154 in einem parallel zur Haupterstreckungsebene des Wandungsbauteils 102 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise dreieckförmig ausgebildet sind.
Beispielsweise bilden die Erhebungen 154 Versteifungsbereiche, welche in einem montierten Zustand von Vergussmaterial umgeben sind.
Vorzugsweise bildet das Stabilisationselement 150 als Ganzes eine Aufnahme und/oder ein Becken für das Vergussmaterial.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zumindest ein Teil der nachbearbeiteten Bereiche 152 stegförmig ausgebildet ist. Beispielsweise erstrecken sich mehrere nachbearbeitete Bereiche 152 längs radialer Richtungen bezüglich einer Mittelachse des Stabilisationselements 150.
Ergänzend oder alternativ zu stegförmig ausgebildeten nachbearbeiteten Bereichen 152 kann vorgesehen sein, dass die Durchführungsöffnung 112 und/oder die Sensoröffnung 126 von, beispielsweise beckenförmigen, Ausbuchtungen 156 umgeben sind. Die Ausbuchtungen 156 sind vorliegend nachbearbeitete Bereiche 152. Beispielsweise sind die Ausbuchtungen 156 durch gewölbte und/oder gekrümmte Wandungen der Erhebungen 154 gebildet, welche die jeweilige Ausbuchtung 156 umgeben.
Durch die Erhebungen 154 und die nachbearbeiteten Bereiche 152 sind vorliegend Vergussmaterialführungskanäle gebildet, welche insbesondere einer gleichmäßigen Verteilung des Vergussmaterials während des Einfüllens einer fließfähigen Vergussmaterialmasse dienen.
Vorzugsweise kann durch das Stabilisationselement 150 eine Verformung des Wandungsbauteils 102 beim Befüllen des Verbindungsbereichs mit Vergussmaterial vermieden oder minimiert werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 25 dargestellte weitere Ausführungsform eines Durchführungssystems 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In den Figuren 26 und 27 ist eine elektrochemische Zelle 108 eines elektrochemischen Systems 110 gezeigt. Die elektrochemische Zelle 108 umfasst vorliegend ein Gehäuse 106, welches ein erstes Gehäusebauteil in Form eines becherförmigen Gehäuseelements und ein zweites Gehäusebauteil in Form eines Abdeckelements 104 umfasst.
Die elektrochemische Zelle 108 umfasst vorliegend ein Durchführungssystem 100.
Das Durchführungssystem 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform, dass das Wandungsbauteil 102 in einem senkrecht zur Haupterstreckungsebene genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckförmig ist. Das Wandungsbauteil 102 ist vorliegend durch das Abdeckelement 108 gebildet.
Vorliegend ist das Stabilisationselement 150 zwischen einem Zellterminal 158 und einem Berstelement 160 (schematisch angedeutet), beispielsweise einer Sollbruchstelle, der elektrochemischen Zelle 108 angeordnet.
Wie insbesondere in Fig. 27 zu sehen ist, ist vorzugsweise ein Isolationselement 162 an einer einem Innenraum der elektrochemischen Zelle 108 zugewandten Seite des Abdeckelements 104 angeordnet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 26 und 27 dargestellte Ausführungsform eines Durchführungssystems hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Durchführungssystem 100 eine einzige Leitung 115, welche mit dem Wandungsbauteil 102 eine Spielpassung bildet. Es sind vorzugsweise ein oder mehrere Haftvermittlerstrukturen an dem Wandungsbauteil 102 angeordnet und/oder ausgebildet, wodurch insbesondere ein das Vergussmaterial, welches in den Verbindungsbereich 132 eingegossen ist und/oder wird, eine optimierte Haftung aufweist. Das Vergussmaterial füllt vorzugsweise ein durch die Spielpassung gebildetes Volumen in der Durchführungsöffnung 112.
Vorzugsweise bildet das Wandungsbauteil 102 das gesamte Abdeckelement 104 der elektrochemischen Zelle 108.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Durchführungssystem eine einzige Leitung 115, welche mit dem Wandungsbauteil 102 eine Spielpassung bildet. Ein durch die Spielpassung gebildetes Volumen im Bereich der Durchführungsöffnung 112 ist vorzugsweise durch ein oder mehrere Stützelemente 142 ausgefüllt, welche vorzugsweise durch Verpressen festgelegt sind. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Stützelemente 142 in dem Wandungsbauteil 102 und/oder die jeweilige Leitung 115 in dem einen oder den mehren Stützelementen 142 festgeklemmt.
Das eine oder die mehreren Stützelemente 142 bilden vorzugsweise ein oder mehrere Entlastungselemente 146.
Das Wandungsbauteil 102 bildet vorzugsweise das gesamte Abdeckelement 104 der elektrochemischen Zelle 108.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen des Durchführungssystems 100 können vorzugsweise druckdichte, temperaturstabile und/oder chemisch beständige Durchführungen der einen oder der mehreren Leitungen 115 durch das jeweilige Wandungsbauteil 102 ausgebildet werden.
Eine Diffusion von Fluid durch das Dichtelemente 130 ist vorzugsweise gehemmt.

Claims

Patentansprüche Durchführungssystem (100) für ein elektrochemisches System (110), wobei das Durchführungssystem (100) Folgendes umfasst: ein Wandungsbauteil (102), welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen (112) aufweist; eine oder mehrere Leitungen (115), welche durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen (112) hindurchgeführt sind; und eine Befestigungsvorrichtung (128), welche die eine oder die mehreren Leitungen (115) in einem oder mehreren Verbindungsbereichen (132) des Durchführungssystems (100) mit dem Wandungsbauteil (102) verbindet. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Dichtelemente (130) umfasst, welche die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche (132), insbesondere radial, umgeben, wobei insbesondere das eine und/oder die mehreren Dichtelemente (130) durch Eingießen eines Vergussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich (132) oder durch Spritzen eines Spritzgussmaterials in den jeweiligen Verbindungsbereich (132) gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungsbauteil (102) eine oder mehrere Aufnahmevertiefungen (136) aufweist, welche das Vergussmaterial oder das Spritzgussmaterial aufnehmen, und/oder dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere, insbesondere ringförmige, Rahmenelemente (134) aufweist, welche mit dem Vergussmaterial vollständig oder teilweise gefüllt sind und/oder den jeweiligen Verbindungsbereich (132) umgeben und/oder begrenzen. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial ein Glasmaterial oder ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, wobei vorzugsweise das Polymermaterial ausgewählt ist aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: einem Epoxidharzmaterial; einem Phenolharzmaterial; einem Aminoplastmaterial; einem Polyurethanmaterial; einem Silikonmaterial; einem Polyesterharzmaterial; und einem ABS-Harzmaterial. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial einen oder mehrere Füllstoffe umfasst, wobei vorzugsweise der eine oder die mehreren Füllstoffe ein oder mehrere anorganische Füllstoffe sind, insbesondere Siliziumoxid, Carbonat, Carbid, beispielsweise Siliziumcarbid, Nitrid, beispielsweise Metallnitrid, Metalloxid. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das eine oder die mehreren Dichtelemente (130) ein Material gewählt ist, welches derart ausgebildet ist, dass ein Wassertropfen an einer Oberfläche des Materials mit der Oberfläche des Materials einen Kontaktwinkel von größer 90° einschließt. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen, beispielsweise eine Ummantelung und/oder Beschichtung aufweisen, wobei insbesondere die jeweilige Haftvermittlerstruktur ein Polymermaterial umfasst oder daraus gebildet ist, welches chemisch und/oder physikalisch kompatibel mit einem Material der Befestigungsvorrichtung (128) ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungssystem (100) eine oder mehrere Haftvermittlerstrukturen umfasst, welche an einem Grundkörper des Wandungsbauteils (102) angeordnet oder durch das Wandungsbauteil (102) gebildet sind, wobei insbesondere die eine oder die mehreren Haftvermittlerstrukturen durch eine Oberflächenbehandlung des Wandungsbauteils (102) oder eine Beschichtung an dem Grundkörper des Wandungsbauteils (102) gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) eine Schutzbeschichtung aufweist, wobei vorzugsweise die Schutzbeschichtung an einer äußeren Oberfläche der Befestigungsvorrichtung (128) angeordnet ist und insbesondere ein Oxid, beispielsweise Aluminiumoxid, oder ein Parylenmaterial umfasst oder daraus gebildet ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) in einem oder mehreren der Verbindungsbereiche (132) mechanisch zusammengepresst und/oder gedrückt sind, insbesondere durch Umformen des Wandungsbauteils (102) oder durch Schwindung an dem Wandungsbauteil (102) oder durch Schwindung an einem oder mehreren Einsatzelementen (140) der Befestigungsvorrichtung (128). Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) mehrteilig sind, wobei jeweils ein erstes Leitungsbauteil (115a) mittels eines Verbindungselements (144) mit einem zweiten Leitungsbauteil (115b) elektrisch und/oder fluidisch verbunden ist, wobei insbesondere das Verbindungselement (144) von der Befestigungsvorrichtung (128) aufgenommen, beispielsweise in ein Vergussmaterial eingebettet, ist. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungsbauteil (102) ein oder mehrere Stabilisationselemente (150) umfasst, in welchen die eine oder eine oder mehrere der Durchführungsöffnungen (112) angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Stabilisationselemente (150) jeweils eine oder mehrere Erhebungen (154) aufweisen, die sich insbesondere zwischen einem oder mehreren nachbearbeiteten Bereichen (152) des jeweiligen Stabilisationselements (150) von einem Grundkörper des jeweiligen Stabilisationselements (150) weg erstrecken. Durchführungssystem (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren nachbearbeiteten Bereiche (152) stegförmig sind und/oder durch einen Prägeprozess oder einen Fräsprozess gebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Stützelemente (142) zur Stützung und/oder Positionierung der einen oder einer oder mehrerer der Leitungen (115) umfasst, wobei vorzugsweise das eine oder die mehreren Stützelemente (142) scheibenförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet sind. Durchführungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (128) ein oder mehrere Entlastungselemente (146) umfasst, mittels welchen die eine oder eine oder mehrere der Leitungen (115) an einer Seite des Wandungsbauteils (102), beispielsweise an einer einem Innenraum eines Gehäuses (106) abgewandten Außenseite, stoffschlüssig, beispielsweise durch Eingießen, und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Ausbildung eines Entlastungselements (146) als Schelle oder Dichtraupe, festgelegt sind. Verfahren zur Herstellung eines Durchführungssystems (100), insbesondere eines Durchführungssystems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines Wandungsbauteils (102), welches eine oder mehrere Durchführungsöffnungen (112) aufweist;
Durchführen einer oder mehrerer Leitungen (115) durch die eine oder die mehreren Durchführungsöffnungen (112); und Festlegen der einen oder der mehreren Leitungen (115) an dem Wandungsbauteil (102) in einem oder mehreren Verbindungsbereichen (132) mittels einer Befestigungsvorrichtung (128). Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Leitungen (115) mit einem Fixierungsmaterial relativ zu dem Wandungsbauteil (102) und/oder in der einen oder den mehreren Durchführungsöffnungen (112) festgelegt werden und dass anschließend, insbesondere nachdem das Fixierungsmaterial teilweise oder vollständig ausgehärtet wurde, ein Vergussfüllmaterial in den einen oder die mehreren Verbindungsbereiche (132) eingegossen wird. Elektrochemische Zelle (108), umfassend ein oder mehrere Durchführungssysteme (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei insbesondere ein Wandungsbauteil (102) zumindest eines des einen oder der mehreren Durchführungssysteme (100) einen Teil eines Gehäuses (106) der elektrochemischen Zelle (108), welches einen Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) umgibt, bildet. Elektrochemische Zelle (108) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) einen Bestandteil einer Terminaldurchführung bilden, im Bereich welcher ein Verbindungsleiter der elektrochemischen Zelle (108) an einem Abdeckelement (104) der elektrochemischen Zelle (108) festgelegt ist. Elektrochemische Zelle (108) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) ein Berstelement umfassen oder bilden, welches derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass es bei einem Übersteigen eines kritischen Drucks und/oder einer kritischen Temperatur in dem Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) bricht und/oder dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) eine Schmelzsicherung umfassen oder bilden. Elektrochemische Zelle (108) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder eines oder mehrere der Durchführungssysteme (100) eine Elektrolyteinfüllöffnung zur Befüllung und/oder zur Entnahme von Elektrolyt aus dem Innenraum der elektrochemischen Zelle (108) umfassen oder bilden. Elektrochemisches System (110), umfassend eine oder mehrere elektrochemische Zellen (108) nach einem der Ansprüche 18 bis 21.
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