KR20210011341A

KR20210011341A - 차량 배터리용 배터리 하우징

Info

Publication number: KR20210011341A
Application number: KR1020200090291A
Authority: KR
Inventors: 데니스 둡퍼
Original assignee: 폭스바겐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2021-02-01
Also published as: EP3770989A1; US20210023926A1; KR102384612B1; CN112290152A; DE102019210790A1; US11760180B2; DE102019210790B4

Abstract

본 발명은, 둘레 밀봉 플랜지(10)를 갖는 하우징 부재(6) 및, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체(14)를 포함하는 하우징 커버(8)로서, 둘레 방향 밀봉체는 상기 밀봉 플랜지(10)와 상기 하우징 커버(8) 사이에 형성되는 접촉 에지(16)를 밀봉하는 것인, 하우징 커버(8)를 포함하는, 차량 배터리(2)를 위한 배터리 하우징(4)으로서, 제로 갭 영역(zero gap area)(20)이, 상기 하우징 커버(8)와 상기 밀봉 플랜지(10) 사이에서 상기 밀봉체(14)의 반경 방향 외측에 형성되고, 액체 밀봉재(22)가 상기 제로 갭 영역(20) 내로 도입되는 것인, 배터리 하우징에 관한 것이다.

Description

차량 배터리용 배터리 하우징{BATTERY HOUSING FOR A VEHICLE BATTERY}

본 발명은, 둘레 밀봉 플랜지(sealing flange)를 갖는 하우징 부재 및, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체를 포함하는 하우징 커버(housing cover)로서, 둘레 방향 밀봉체는 밀봉 플랜지와 하우징 커버 사이에 형성되는 접촉 에지(contact edge)를 밀봉하는 것인, 하우징 커버를 포함하는, 차량 배터리용 배터리 하우징에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 배터리 하우징을 제조하기 위한 방법, 및 그러한 배터리 하우징을 갖는 차량 배터리, 그리고 부식 방지를 위한 액체 밀봉재의 용도에 관한 것이다.

예를 들어, 전기 차량 또는 하이브리드 차량과 같은, 전기적으로 또는 전동식으로 구동되는 또는 구동 가능한 자동차들은 일반적으로, 하나 또는 양자 모두의 차량 축을 구동시킬 수 있는 전기 모터를 포함한다. 전기 에너지를 공급하기 위해, 전기 모터는 일반적으로, 전기 에너지 저장 장치로서 차량 내부 (고전압) 배터리에 연결된다.

특히, 전기 화학적 배터리라 함은, 여기서 그리고 아래에서, 특히 자동차의 소위 이차 배터리(이차 전지)를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 (이차) 차량 배터리에서, 소비된 화학 에너지는, 전기 (재)충전 프로세스에 의해 복원될 수 있다. 이러한 유형의 차량 배터리는, 예를 들어 전기 화학적 축전지(accumulator), 특히 리튬-이온 축전지로서 설계된다. 충분히 높은 작동 전압을 발생시키거나 또는 제공하기 위해, 이러한 차량 배터리는 전형적으로, 복수의 개별 배터리 셀이 모듈 방식으로 연결되는, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함한다.

배터리 셀 또는 배터리 모듈은 여기서 일반적으로, 차량 배터리의 배터리 하우징에 수용된다. 이러한 배터리 하우징은 일반적으로, 하우징 커버로 폐쇄될 수 있는, 둘레 밀봉 플랜지를 갖는 하우징 부재를 포함한다. 하우징 커버와 밀봉 플랜지 사이에는 일반적으로, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체가 제공되고, 이러한 밀봉체는, 한편으로는 하우징 내부를, 즉 배터리 셀 또는 배터리 모듈을, 습기 및/또는 먼지의 침입으로부터 보호하고, 다른 한편으로는 하나 이상의 배터리 셀이 손상된 경우 화학 물질의 유출을 방지해야 한다. 필요한 밀봉 압력은 여기서 일반적으로, 하우징 커버와 밀봉 플랜지를 나사 고정시키거나 또는 리벳팅(riveting)함으로써 달성된다.

배터리 하우징의 밀봉체는 기본적으로, 차량 배터리 또는 자동차의 수명 동안 배터리 하우징의 밀폐성을 보장하는 기능을 갖는다. 이를 위해, 배터리 하우징은 일반적으로, 설치 후에 양압 및 음압을 사용하여 그 밀폐성에 대해 검사되고 시험된다.

밀봉체로서, 예를 들어 플라스틱 또는 고무 재료, 예를 들어 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-고무), NBR(아크릴로니트릴- 또는 니트릴-부타디엔-고무) 또는 실리콘 발포체로 이루어지는, 성형 밀봉체가 가능하다. 이러한 성형 밀봉체는 전형적으로, 일체형, 즉 하우징 커버와 밀봉 플랜지 사이에 삽입 밀봉체로서 배치되는, 일-부품형 또는 단일체형 성형 부품으로서 제조된다. 더 큰 배터리 하우징의 경우, 여기서 상응하는 더 큰 치수의 성형 밀봉체가 필요하므로, 이에 따라 조립 도중에 그의 취급이 더 어려워진다. 이는 결과적으로 또한, 조립 도중에 에러에 대한 민감성을 불리하게 증가시킨다.

마찬가지로, 예를 들어, 탄성중합체, 특히 실리콘 고무로 제조되는, 밀봉 코드(sealing cord) 또는 밀봉 스트립 형태의 밀봉체도 가능하다. 그러나, 이러한 밀봉 코드는, 시스템으로서 비교적 큰 면적의 밀봉 플랜지를 필요로 하고, 그 결과 배터리 하우징 내의 배터리 셀에 이용 가능한 구조 공간이 불리하게 제한된다. 다른 말로 하면, 밀봉 코드를 사용함으로써 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 에너지 용량이 불리하게 감소된다. 또한, 더 큰 배터리 하우징의 경우, 밀봉 코드의 취급이 더욱 어려워지므로, 조립 도중에 에러에 대한 민감성이 증가된다.

또한, 예를 들어 PU 접착제(폴리우레탄)로 이루어진 재료 결합 방식의 접착 이음매(seam)가 또한, 하우징 밀봉체로서 고려될 수 있다. 서로 연결된 적어도 2개의 부분 사이의 "접착 결합" 또는 "재료 결합 방식의 연결"이라 함은, 여기서 그리고 아래에서, 특히 접촉 표면에서 서로 연결된 부분들이 필요한 경우 첨가제의 작용 하에 (예를 들어, 원자 또는 분자 결합력으로 인한) 재료적 결합 또는 가교 결합에 의해, 함께 유지된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

이러한 접착 이음매는 조립 과정에서 비교적 긴 경화 시간을 필요로 하므로, 이에 따라 이러한 차량 배터리의 생산 시간이 불리하게 연장된다. 또한, 이러한 접착 이음매는, 하우징 커버 및/또는 밀봉 플랜지에 도포하거나 또는 적용하는 도중에, 도포 표면의 공간 온도, 대기 습도 또는 표면 품질과 같은 공정 파라미터의 변동에 영향을 받기 쉽다. 따라서, 도포 과정에서 이러한 공정 파라미터를 제어하고 및/또는 조절할 필요가 있으며, 이로 인해 배터리 하우징의 제조 비용이 불리하게 증가된다. 이러한 유형의 접착 이음매는 또한, 차량 배터리의 유지 보수 또는 수리 도중에 접착 이음매가 파괴되지 않고 분리될 수 없다는 단점을 갖는다.

조립된 상태에서, 하우징 커버 및 하우징 부재는 서로 체결된다. 밀봉체는 일반적으로, 이 경우 밀봉 플랜지와 하우징 커버 사이에서 반경 방향 내측의 접촉 에지의 영역에 배치되고, 여기서 하우징 커버 및 하우징 부재는 서로에 대해 밀봉체의 반경 방향 외측에 위치된다. 서로 결합된 하우징 절반부들 사이의 이러한 결합 갭(gap) 또는 이러한 결합 구역(zone)은 또한, 제로 갭 영역으로 지칭된다.

"제로 갭 영역(zero gap area)"이라 함은, 여기서 그리고 이하에서, 특히 하우징 절반부들 사이의 기술적인 제로 갭, 즉, 제조 공차 또는 표면 요철 또는 표면 거칠기로 인해 예를 들어 하우징 절반부들 사이에 수 마이크로미터 범위의 폭을 갖는 잔류 갭이, 존재할 수 있지만, 예를 들어 폭이 0인 갭으로 언급되는 결합될 두 개의 하우징 절반부들 사이의 잔류 갭을 의미하는 것으로 이해된다. 다른 말로 하면, 제로 갭 영역은, 제조 측면에서 부품들의 접촉면에 표면 요철 또는 표면 거칠기가 없는 경우, 부품들이 구조적 측면에서 아무것도 없고 평평한, 즉 직접 그리고 갭 없이 중첩되는 하우징 절반부들 사이의 영역이다.

불리하게도, 차량 배터리의 작동 중에 예를 들어 물과 같은 전해질은, 이러한 제로 갭 영역 내로 침입할 수 있다. 따라서, 위에서 설명한 유형의 밀봉체를 사용하면, 전해질이 제로 갭 영역에서 시작하여, 밀봉 플랜지 및/또는 하우징 커버의 표면을 공격하고 밀봉체를 약화시켜, 이를 통해 밀봉체가 더 이상 기능적으로 배터리 하우징을 밀봉할 수 없고, 이에 따라 바람직하지 않은 누출이 발생할 수 있는, 소위 부식성 침투의 위험이 발생한다.

이러한 부식성 침투를 회피하기 위해, 예를 들어 밀봉체를 영구적인 플라스틱 밀봉재로서 설계하는 것이 고려될 수 있다. 이와 관련하여, 영구적인 플라스틱 밀봉재라 함은, 특히 퍼티(putty)와 같은 플라스틱 컨시스턴시(consistency)를 영구적으로 갖는, 밀봉 화합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 말로 하면, 이러한 영구적인 플라스틱 밀봉 화합물에서는 경화가 발생되지 않는다.

아래에서 또한 액체 밀봉재로도 지칭되는, 이와 같은 영구적인 플라스틱 밀봉재는 그러나, 매우 정밀하게 가공된 밀봉 표면, 즉 제조 공차의 변동이 적은 하우징 커버 및 밀봉 플랜지의 높은 표면 품질을 필요로 한다는 단점이 있다. 이러한 밀봉 표면은 일반적으로, 차량 배터리에는 존재하지 않는데, 왜냐하면 예를 들어 하우징 커버는 종래에 딥 드로잉된 부품으로서 설계되었기 때문이다. 이는 예를 들어, 하우징 커버의 접촉면을 밀링 및/또는 연마하는 것과 같은 추가의 처리 단계를 발생시키므로, 이로 인해 이러한 차량 배터리의 제조는 본질적으로 복잡하고 비용 집약적이다.

본 발명의 목적은, 차량 배터리에 특히 적합한 배터리 하우징을 제공하는 것이다. 특히, (하우징) 밀봉체의 부식성 침투의 위험이 완전히 회피되거나 또는 적어도 실질적으로 감소되어야 한다. 본 발명의 목적은 또한, 이러한 배터리 하우징, 특히 적합한 차량 배터리를 제조하기 위한 특히 적합한 방법, 및 부식 방지를 위한 액체 밀봉재의 특히 적합한 용도를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 본 발명에 따르면, 배터리 하우징에 대해서는 본원의 청구항 제1항의 특징에 의해, 방법에 대해서는 청구항 제7항의 특징에 의해 그리고 차량 배터리에 대해서는 청구항 제9항의 특징에 의해 그리고 용도에 대해서는 청구항 제10항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 실시예 및 개선예는, 각각의 종속 청구항의 대상이다. 배터리 하우징과 관련하여 언급된 장점 및 실시예는 또한, 방법 및/또는 차량 배터리 및/또는 용도에 대해서도 유사하게 적용될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.

본 발명에 따른 배터리 하우징은, 차량 배터리용으로 적합하며 그리고 차량 배터리를 위해 설치된다. 여기서 배터리 하우징은, 2개의 하우징 절반부를 포함하고, 이들 2개의 하우징 절반부는 결합되어, 폐쇄된 하우징을 형성한다. 제1 하우징 절반부는 하우징 부재(하부 쉘)로서 설계되고, 예를 들어 배터리 셀을 위한 복수의 배터리 구획부 또는 수용부(receptacle)를 구비한다. 하우징 부재는, 둘레 밀봉 플랜지를 갖는다. 여기서 그리고 이하에서, 밀봉 플랜지는, 특히 제2 하우징 부재가 적어도 부분적으로 그 위에 위치하는, 하우징 부재의 측벽의 단부면 측 또는 축 방향 접촉면으로 이해되어야 한다. 제2 하우징 절반부는 여기서, 하우징 커버(배터리 커버, 상부 쉘)로서 설계된다. 하우징 커버는, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체를 포함하며, 이 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체는, 밀봉 플랜지와 하우징 커버 사이에 형성되는 접촉 에지를, 바람직하게는 누설 없이 그리고 유체 밀봉 방식으로, 밀봉한다.

밀봉체에 대해 반경 방향 외측으로, 즉 접촉 에지로부터 배터리 하우징의 외측으로 제로 갭 영역이 존재하고, 이는 하우징 커버와 밀봉 플랜지 사이에 기술적인 제로 갭의 영역이 형성된다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 액체 밀봉재가, 제로 갭 영역 내로 도입된다. 이는 반경 방향 내측의 밀봉체 이외에, 이에 대해 반경 방향 외측에 배열되는 제2 밀봉체가, 액체 밀봉재의 형태로 제공된다는 것을 의미한다. 액체 밀봉재는 여기서, 전해질 또는 물이 제로 갭 영역 내로 침입하는 것을 방지하고, 이를 통해 밀봉체 전방의 반경 방향 외측 영역은 부식에 의해 공격받을 수 없다.

밀봉체 및 액체 밀봉재는, 특히 더 큰 치수의 배터리 하우징에 대해서도 신뢰성 있고 작동 안전적인 방식의 하우징 밀봉을 구현할 수 있는, 부식 방지 기능을 갖는 배터리 커버 밀봉체로서 함께 작용을 한다. 이를 통해, 밀봉체의 부식성 침투의 위험이 유리하게 감소되거나 또는 완전히 회피되는, 특히 적합한 유체 밀봉 방식의 누설이 없는 배터리 하우징이 가능하게 된다.

본 발명에 따라 밀봉체와 액체 밀봉재를 조합된 방식으로 사용함으로써, 특히 적합한 배터리 하우징이 구현된다. 액체 밀봉재는, 전해질이 제로 갭 영역 내로 침입하는 것을 단순하고 비용 감소된 방식으로 방지하므로, 밀봉체의 밀봉 효과는 본질적으로, 차량 배터리의 전체 수명에 걸쳐 보장된다. 따라서, 액체 밀봉재는 본질적으로, 제로 갭 영역을 부식으로부터 보호하는 역할만을 하고, 배터리 하우징의 하우징 밀봉의 역할은 하지 않는다. 이는 하우징 절반부의 제조 공차의 감소를 가능하게 하는데, 왜냐하면 밀봉을 위해 본질적으로 내부측 밀봉체만이 사용되기 때문이다. 따라서 특히 접촉면의 추가적이고 복잡한 가공 단계가 필요하지 않다.

밀봉체는 여기서, 특히 유체 저항성 및 내화학성을 가지므로, 유입되는 액체에 대해 그리고 유출되는 (배터리) 화학 물질에 대한 확실한 밀봉이 구현된다. 액체 밀봉재는 여기서, 특히 전해질 또는 물에 저항성이 있으며, 본질적으로 제로 갭 영역에서 서로 인접하게 위치되는 하우징 표면들의 부식에 대한 보호 수단으로서 역할을 한다. 다른 말로 하면, 액체 밀봉재는 특히, 전해질 또는 물과의 접촉 매체로서 형성된다. 예를 들어, 액체 밀봉재는 예를 들어, Drei Bond 1108과 같은, 영구적인 플라스틱 합성 밀봉제로서 설계된다.

유리한 실시예에서, 액체 밀봉재는, 제로 갭 영역을 본질적으로 완전히 채운다. 이를 통해, 전해질이 제로 갭 영역 내로 침입할 수 없는 것이 보장되며, 이를 통해 밀봉체의 부식성 침투의 위험이 본질적으로 완전히 회피된다.

밀봉체는, 예를 들어 성형 또는 코드 밀봉체(cord sealing)로서 구현될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 밀봉체는 발포 밀봉체로서 설계되는데, 즉 발포된 플라스틱 재료의 형태의 성형 밀봉체 또는 밀봉 이음매로서 설계된다. 밀봉체는 여기서, 예를 들어 폴리우레탄 또는 실리콘 발포체로 제조된다. 이에 의해 제조가 간단하고 비용 효율적인 밀봉체가 실현된다.

하나의 고려될 수 있는 개선예에서, 하우징 커버는, 복수의 체결 지점에서 밀봉 플랜지와 마찰 결합 잠금 방식으로 결합된다. 이를 통해, 하우징 커버가, 간단하고 비용이 감소된 방식으로 하우징 부재에 체결되는 것이 구현될 수 있고, 이를 통해 접촉 에지의 밀봉을 위한 신뢰성 있고 작동 안전적인 방식의 밀봉 압력이 보장된다.

서로 연결된 적어도 2개의 부분 사이의 "마찰 결합" 또는 "마찰 결합 잠금 방식의 연결"이라 함은, 여기서 그리고 아래에서, 특히 서로 연결된 부분들이 그들 사이에 작용하는 마찰력으로 인해 서로에 대해 미끄러지는 것이 방지되는 것을, 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 마찰력을 생성하는 "연결력"(이는 예를 들어 나사력 또는 무게 그 자체와 같이 부분들을 서로에 대해 가압하는 힘을 의미함)이 없는 경우, 마찰 결합 잠금 방식의 연결은 유지될 수 없으므로 이에 따라 해제될 수 있다.

체결 지점에 의해 하우징 커버 및 밀봉 플랜지는 서로에 대해 가압되거나 또는 서로에 대해 직접 클램핑된다. 마찰 결합 잠금 방식의 연결은 여기서 바람직하게는, 나사 결합으로서 설계된다. 여기서, 하우징 커버는, 예를 들어 밀봉 플랜지의 나사식 보어와 축 방향으로 정렬 및 중첩되어 배치되는, 복수의 오목부를 포함하며, 여기서 체결 나사가 각각 오목부를 통해 안내되어 각각의 나사 보어 내로 나사 고정되거나 또는 나사 결합된다.

본 발명에 따른 방법은, 위에서 설명한 배터리 하우징을 제조하기에 적합하며 그리고 위에서 설명한 배터리 하우징을 제조하기 위해 설계된다. 본 방법에 따르면, 여기서 접촉 에지 상의 밀봉체 외에도, 제로 갭 영역의 액체 밀봉재가, 하우징 커버가 밀봉 플랜지와 결합되기 이전에, 하우징 커버 및/또는 밀봉 플랜지 상에 또한 제공된다. "및/또는" 접속사는, 여기서 그리고 이하에서, 이러한 접속사에 의해 연결되는 특징들이, 공동으로 형성될 뿐만 아니라, 서로에 대한 대안으로서도 형성될 수 있는 방식으로 이해되어야 한다.

하나의 고려될 수 있는 실시예에서, 예를 들어 바람직하게는 분무 스프레이(atomized spray)로서 하우징 커버 및/또는 밀봉 플랜지 상에 편평하게 도포되는, 분사 가능한 밀봉제가, 액체 밀봉재로서 사용된다. 분사 가능한 밀봉제라 함은 여기서, 특히 분무 가능한 밀봉제 또는 에어로졸로서 분배될 수 있는 밀봉제를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 방법의 바람직한 실시예에서, 액체 밀봉재는, 페이스트형(pasty) 밀봉제, 특히 영구적인 플라스틱 밀봉제로서 제공된다. 이러한 페이스트형 액체 밀봉재는, 자동화되고 시간이 단축되며 그리고 (양적으로 그리고 위치와 관련하여) 액체 밀봉재의 매우 정확한 도포 또는 적용을 가능하게 한다. 또한, 이에 따라, 배터리 하우징의 제조에서 분무 스프레이로 인한 혼탁 또는 오염이 발생하지 않으므로, 도포 또는 적용 시스템의 추가적인 캡슐화가 필요하지 않다.

액체 밀봉재는, 예를 들어 하우징 커버 및/또는 밀봉 플랜지에 직선형으로 도포될 수 있다. 그러나, 하나의 적합한 개선예에서, 액체 밀봉재는 특히 캐터필라 형상(caterpillar) 또는 구불구불한 형상(meandering)으로 하우징 커버 및/또는 밀봉 플랜지 상에 도포된다. 이를 통해, 제로 갭 영역에서 액체 밀봉재의 특히 균일한 분포가 보장된다.

본 방법의 바람직한 실시예에서, 액체 밀봉재가 도포된 이후에, 하우징 커버가 밀봉 플랜지 상에 결합된다. 이는 액체 밀봉재가 액체 형태로 도포되고 그 후에 하우징 절반부들이 서로 결합되는 FIP(formed in place) 방법에 따라, 액체 밀봉재가 구현된다는 것을 의미한다. 따라서, 제로 갭 영역에서의 액체 밀봉재의 분포는 바람직하게는, 하우징 절반부들의 결합 도중에 및/또는 그 후에 이루어진다. 하우징 절반부들을 결합하거나 또는 서로 가압함으로써, 액체형 액체 밀봉재는, 본질적으로 제로 갭 영역의 전체 영역에 걸쳐 분포된다. 이는, 액체 밀봉재가 하우징 절반부들 중 하나 상에만 제공되더라도, 하우징 커버와 밀봉 플랜지의 접촉면이 액체 밀봉재에 의해 본질적으로 전체가 적셔지게 된다는 것을 의미한다. 이를 통해, 밀봉체의 부식성 침투를 회피하기 위한 특히 신뢰할 수 있는 부식 방지 수단이 구현될 수 있다.

이를 통해, 액체 밀봉재가 항상 제로 갭 영역에 최적으로 맞춰지는 것이 보장되는데, 왜냐하면 조립 도중에 접촉 압력을 통해 최적의 맞춤이 자체적으로 형성되기 때문이다. 따라서, 결합 또는 경화 후에, 하우징 커버와 밀봉 플랜지 사이에 특히 전해질 불투과성 및 부식 방지 연결이 생성된다.

바람직한 적용에서, 배터리 하우징은, 전기 구동 또는 구동 가능 자동차의, 특히 전기 차량 또는 하이브리드 차량의, 차량 배터리의 부분이다. 이에 의해, 특히 적합하고 작동 안전적인 방식의 그리고 긴 수명의 차량 배터리가 구현된다.

본 발명의 추가적인 또는 다른 양태는, 배터리 하우징의 하우징 부재의 밀봉 플랜지와 하우징 커버 사이의 제로 갭 영역의 부식 방지 수단으로서의 액체 밀봉재의 용도를 제공한다. 제로 갭 영역은, 배터리 하우징의 밀봉체에 대해 반경 방향 외측에 배치되어, 액체 밀봉재의 부식 방지 기능을 통해 밀봉체의 부식성 침투가 방지된다.

아래에서는 본 발명의 예시적인 실시예들이 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 1은 배터리 하우징을 갖는 차량 배터리의 사시도를 도시한다.
도 2는 배터리 하우징을 절개 사시도로 도시한다.
도 3은 도 2의 III-III 절단선을 따르는 배터리 하우징의 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 절단선을 따르는 따른 배터리 하우징의 단면도를 도시한다.
도 5는, 밀봉 플랜지 및 그 위에 캐터필라 형상으로 도포되는 액체 밀봉재를 갖는, 배터리 하우징의 하우징 부재를 절개 평면도로 도시한다.
도 6은, 페이스트형 액체 밀봉재가 도포되어 있는, 밀봉 플랜지를 절개 평면도로 도시한다.
도 7은, 분사 가능한 액체 밀봉제가 도포되어 있는, 밀봉 플랜지를 절개 평면도로 도시한다.

서로 대응되는 부품 및 변수에는 모든 도면에서 항상 동일한 참조 기호가 제공된다.

도 1은, 더 상세하게 도시되지 않는 전기 구동 또는 구동 가능 자동차를 위한, 차량 배터리(2)의 사시도를 도시한다. 설치된 상태에서, 차량 배터리(2)는 자동차의 배터리 공간에 배치된다. 배터리 공간은, 예를 들어 바닥 측이 개방되며, 차량 하부에 의해 한정된다. 다른 말로 하면, 차량 배터리는, 특히 차량의 밑면으로부터 조립되거나 또는 설치될 수 있다.

차량 배터리(2)는, 배터리 하우징(4)을 포함한다. 배터리 하우징(4)에는, 더 상세히 도시되지 않는 복수의 배터리 모듈 또는 배터리 셀이, 전기 화학 에너지 저장 장치로서 배치되어 연결된다. 배터리 하우징(4)은, 하우징 부재(6) 및 이를 폐쇄하거나 또는 커버하는 하우징 커버(8)를 포함한다. 하우징 커버(8)는, 예를 들어 딥 드로잉된 판금 부품이다.

대략 직사각형 하우징 부재(6)는, 배터리 하우징(4)의 내부를 둘러싸는 4개의 축 방향 상승 측벽을 포함한다. 하우징 커버(8)는 여기서, 본질적으로 이들 측벽의 단부면에 놓이고, 여기서 하우징 커버(8)를 향하는 측벽의 지지 표면은, 이하에서 또한 하우징 부재(6)의 밀봉 플랜지(10)(도 3)로도 지칭된다.

도 2의 확대도에서 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 하우징 커버(8)는, 둘레를 따라 분포되는 복수의 체결 지점(12)에서 밀봉 플랜지(10) 또는 하우징 부재(6) 상에 마찰 결합 잠금 방식으로 결합된다. 체결 지점들(12)은, 이 경우, 특히 나사 연결로서 설계될 수 있고, 도면에서는 단지 예로서 참조 번호가 제공된다.

도 3 및 도 4는, 도 2의 III-III 절단선 또는 IV-IV 절단선을 따르는 배터리 하우징(4)의 단면도를 도시한다. III-III 절단선은 여기서, 체결 지점(12)을 통과하여 연장되며, 절단선 IV-IV 절단선은 2개의 체결 지점(12) 사이에 배치된다.

도 3 및 도 4의 개략적이고 단순화된 표현에서 비교적 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 하우징 커버(8)는, 밀봉 플랜지(10)와 하우징 커버(8) 사이에 형성되는 접촉 에지(16)를 누설 없이 그리고 유체 밀봉 방식으로 밀봉하는, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체(14)를 포함한다. 밀봉체(14)는, 예를 들어 발포 밀봉체로서, 특히 발포된 플라스틱 재료 형태의 성형 밀봉체 또는 밀봉 이음매로서 설계된다. 밀봉체(14)는 여기서, 예를 들어 폴리우레탄 또는 실리콘 발포체로 제조되며, 특히 사출 성형 공정으로 하우징 커버(8) 상에 사출 성형된다.

둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체(14)는, 체결 지점들(12)에 의해 축 방향 밀봉 압력이 가해지고, 적어도 부분적으로 압축된다. 체결 지점들(12)은 여기서 각각, 하우징 커버(8)를 통해 연장되며 그리고 밀봉 플랜지(10) 또는 하우징 부재(6)에 나사 결합되는 체결 나사(18)를 구비한다.

밀봉체(14)에 대해 또는 접촉 에지(16)에 대해, 즉 배터리 하우징(4)의 외부에 대해 반경 방향 외측으로, 하우징 커버(8)와 밀봉 플랜지(10) 사이에 제로 갭 영역(20)이 형성된다. 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 액체 밀봉재(22)가 제로 갭 영역(20) 내로 도입되어, 이를 본질적으로 완전히 채운다. 액체 밀봉재(22)는, 전해질 또는 물이 제로 갭 영역(20) 내로 침입하는 것을 방지하고, 그 결과 밀봉체(14) 전방의 반경 방향 외부 영역은, 전해질에 의해 부식되도록 공격받을 수 없다. 밀봉체(14) 및 액체 밀봉재(22)는, 부식 방지 기능을 갖는 배터리 커버 밀봉체로서 함께 작용한다.

밀봉체(14)는 여기서, 유체 저항성 및 내화학성 재료로 제조되고, 여기서 액체 밀봉재(22)는, 특히 전해질 저항성, 특히 방수성 재료로 제조된다.

아래에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 배터리 하우징(4)을 제조하기 위한 방법이 더욱 상세하게 설명된다.

이 방법에 따르면, 여기서, 제로 갭 영역(20) 내의 액체 밀봉재(22)는, 하우징 커버(8)가 밀봉 플랜지(10)와 결합되기 이전에, 밀봉체(14)에 대해 반경 방향 외측의 밀봉 플랜지(10) 상에 도포되거나 또는 적용된다(도 5). 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 액체 밀봉재(22)가 하우징 커버(8) 상에 도포되는 것도 고려될 수 있다.

하우징 커버(8)는, 액체 밀봉재(22)의 도포 또는 적용 이후에, 밀봉 플랜지(10) 상에 나사 체결된다. 이는, 액체 밀봉재(22)가 본질적으로 FIP(formed in place) 방법에 따라 구현된다는 것을 의미한다. 이를 통해, 액체 밀봉재(22)가 항상 제로 갭 영역(20)에 최적으로 맞춰지는 것이 보장되는데, 왜냐하면 조립 도중의 접촉 압력을 통해, 최적의 맞춤이 자체적으로 형성되기 때문이다. 액체 밀봉재(22)는 여기서, 캐터필라 형상 또는 구불구불한 형상으로 밀봉 플랜지(10) 상에 적합하게 제공되므로, 하우징 커버(8)를 밀봉 플랜지(10) 상에 가압하거나 또는 나사 체결할 때 제로 갭 영역(20)을 가능한 한 균일하게 적시고 채우는 것이 달성된다. 따라서 제로 갭 영역(20) 내의 하우징 커버(8)와 밀봉 플랜지(10) 사이에 전해질 불투과성 및 부식 방지 연결이 생성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 액체 밀봉재(22)는, 페이스트형 밀봉제로서 도포된다. 이러한 페이스트형 액체 밀봉재(22)는, 자동화되고 시간이 단축되며 그리고 (양적으로 그리고 위치와 관련하여) 매우 정확한 도포 또는 적용을 가능하게 한다.

도 7에 도시된 실시예는, 분사 가능하게 제공되는 밀봉제 형태의 액체 밀봉재(22)를 도시하며, 이는 밀봉 플랜지(10) 상의 제로 갭 영역(20)에 분무 스프레이로서 편평하게 도포된다.

청구된 발명은 위에서 설명한 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 다른 변형예가 또한 청구된 발명의 요지를 벗어나지 않으면서 개시된 청구항들의 범위 내에서 당업자에 의해 그로부터 유도될 수 있다. 특히, 다양한 예시적인 실시예들과 관련하여 설명된 모든 개별 특징들은 또한 청구된 발명의 요지를 벗어나지 않으면서 개시된 청구항들의 범위 내에서 다른 방식으로도 또한 조합될 수 있다.

2: 차량 배터리 4: 배터리 하우징
6: 하우징 부재 8: 하우징 커버
10: 밀봉 플랜지 12: 체결 지점
14: 밀봉체 16: 접촉 에지
18: 체결 나사 20: 제로 갭 영역
22: 액체 밀봉재

Claims

둘레 밀봉 플랜지(10)를 갖는 하우징 부재(6) 및, 둘레를 따르는 둘레 방향 밀봉체(14)를 포함하는 하우징 커버(8)로서, 둘레 방향 밀봉체는 상기 밀봉 플랜지(10)와 상기 하우징 커버(8) 사이에 형성되는 접촉 에지(16)를 밀봉하는 것인, 하우징 커버(8)를 포함하는, 차량 배터리(2)용 배터리 하우징(4)으로서,
- 제로 갭 영역(zero gap area)(20)이, 상기 하우징 커버(8)와 상기 밀봉 플랜지(10) 사이에서 상기 밀봉체(14)의 반경 방향 외측에 형성되고,
- 액체 밀봉재(22)가 상기 제로 갭 영역(20) 내로 도입되는 것인, 배터리 하우징.
제1항에 있어서,
상기 액체 밀봉재(22)는, 상기 제로 갭 영역(20)을 완전히 채우는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 밀봉체(14)는 발포 밀봉체인 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하우징 커버(8)는, 복수의 체결 지점(12)에서 상기 밀봉 플랜지(10)와 마찰 결합 잠금 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
제1항 또는 제2항에 따른 배터리 하우징(4)을 제조하기 위한 방법으로서,
상기 하우징 커버(8)가 상기 밀봉 플랜지(10)에 결합되기 이전에, 액체 밀봉재(22)가, 상기 하우징 커버(8) 또는 상기 밀봉 플랜지(10) 중의 적어도 하나 상의 상기 제로 갭 영역(20) 내에 제공되는 것인, 배터리 하우징을 제조하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
페이스트형(pasty) 밀봉제가, 액체 밀봉재(22)로서 도포되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징을 제조하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 액체 밀봉재(22)는, 캐터필라 형상(caterpillar) 또는 구불구불한 형상(meandering)으로 상기 하우징 커버(8) 또는 상기 밀봉 플랜지(10) 중 적어도 하나 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징을 제조하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 액체 밀봉재(22)는, 상기 하우징 커버(8)를 상기 밀봉 플랜지(10)에 결합하는 도중에, 상기 제로 갭 영역(20) 내에 분포되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징을 제조하기 위한 방법.
전기 구동 또는 구동 가능한 자동차의 차량 배터리(2)로서,
제1항 또는 제2항에 따른 배터리 하우징(4)을 포함하는 것인, 전기 구동 또는 구동 가능 자동차의 차량 배터리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액체 밀봉재(22)는, 상기 배터리 하우징(4)의 상기 하우징 부재(6)의 상기 밀봉 플랜지(10)와 상기 하우징 커버(8) 사이의, 상기 제로 갭 영역(20)의 부식 방지 수단으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.