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Patent Searching and Data


Title:
BATTERY HOUSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/008560
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a battery housing (1) having at least one first and a second partial element (2, 3) which each have a flange (21, 31) and are adhered together along said flange (21, 31). The battery housing according to the invention is characterised in that at least one of the flanges (31) has at least one recess (6) for a movable element (7) which comes to lie in the recess (6) between the flanges (21, 31), wherein the movable element (7) tapers towards the edge of the flange (21, 31), and in that the movable element (7) has an interlocking receiving means that can be accessed from the side of at least one of the flanges (31) facing away from the other flange (21).

Inventors:
SCHOELLKOPF BERND (DE)
SCHWEIZER ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/067909
Publication Date:
January 11, 2024
Filing Date:
June 29, 2023
Export Citation:
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Assignee:
MERCEDES BENZ GROUP AG (DE)
International Classes:
H01M50/262; H01M50/207; H01M50/244; H01M50/291
Foreign References:
US20220006152A12022-01-06
Attorney, Agent or Firm:
WELLER, Jürgen (DE)
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Claims:
Patentansprüche Batteriegehäuse (1) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilelement (2, 3), welche jeweils einen Flansch (21, 31) aufweisen und entlang dieser Flansche (21, 31) miteinander verklebt ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Flansche (31) wenigstens eine Vertiefung (6) für ein bewegliches Element (7) aufweist, welches in der Vertiefung (6) zwischen den Flanschen (21 , 31) zu liegen kommt, wobei das bewegliche Element (7) sich zum Rand der Flansche (21, 31) hin verjüngt, und dass das bewegliche Element (7) eine formschlüssige Aufnahme aufweist, welche von der dem anderen Flansch (21) abgewandten Seiten zumindest eines der Flansche (31) her zugänglich ist. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (7) drehbar in dem Flansch (31) aufgenommen ist, wobei die Drehachse senkrecht zur flächigen Ausdehnung des Flansches (31) und exzentrisch bezogen auf die flächige Ausdehnung des beweglichen Elements (7) ausgebildet ist. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Drehachse von dem der Drehachse am weitesten abgewandten Ende des beweglichen Elements (7) größer als die Breite des Flansches (31) zwischen der Drehachse und dessen Rand ist. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Aufnahme (11) zentral um die Drehachse angeordnet ist. Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (6) sich zum Rand des Flansches (31) hin analog zu dem beweglichen Element (7) verjüngt. Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Aufnahme (11) als Sechskant ausgebildet ist. Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Aufnahme (11) eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist. Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (21, 31) über mehrere Schraubverbindungen gesichert sind. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schrauben (5) durch die Durchgangsöffnung der formschlüssigen Aufnahme (11) verläuft.
Description:
Batteriegehäuse

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Batteriegehäuse für Batterien oder Batteriemodule aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Batterien werden gemäß der ECE R100 auch als Hochvoltbatterien bezeichnet und werden beispielsweise als Traktionsbatterien zum Antrieb von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt. Der typische Aufbau der Batteriegehäuse besteht dabei aus wenigstens zwei Teilelementen, beispielsweise einer Bodenwanne und einem Deckel, welche entlang von Flanschen miteinander verbunden, insbesondere verklebt und abgedichtet, ausgeführt sind. Neben dem Verkleben der Teilelemente ist auch das Verschrauben bekannt, wobei hierfür eine Dichtung zwischen die Flansche eingelegt oder, besonders häufig, eine Dicht- und/oder Klebemasse zwischen die Flansche aufgespritzt wird, welche dann nach dem Verschrauben der beiden Flansche miteinander aushärtet, sodass eine sowohl verschraubte als auch verklebte Verbindung der Teilelemente des Batteriegehäuses vorliegt.

In der Praxis ist dies typischerweise ausreichend um eine langlebige und dichte Batterie auszubilden. Müssen einzelne Batterieeinzelzellen oder Batteriemodule im Inneren eines solchen Batteriegehäuses nun gewartet werden, müssen die beiden Teilelemente des Batteriegehäuses wieder voneinander entfernt werden. Dies ist in der Praxis sehr aufwändig. Wenn die Bauteile miteinander verklebt sind, ohne zusätzliche Verschraubung oder mit zusätzlicher Verschraubung, dann haften diese fest aneinander, auch nachdem die gegebenenfalls vorhandene Verschraubung gelöst worden ist. Die beiden Teilelemente des Batteriegehäuses müssen dann auseinander gehebelt werden, um die Klebenut zwischen den Flanschen zu lösen. Da die Batteriegehäuse typischerweise aus relativ dünnwandigen Blechen mit Blechstärken zwischen 1 und 2 mm ausgebildet sind, kommt es in der Praxis nahezu immer zu einer Verformung zumindest eines Abschnitts des Flanschs, sodass eine dichte Re-Montage der beiden Teilelemente nach den Wartungsarbeiten im Inneren des Batteriegehäuses im Allgemeinen nicht mehr möglich ist. Zumindest eines der Teilelemente kann also nicht wiederverwendet werden kann. Dies stellt einen erheblichen Nachteil dar.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin ein Batteriegehäuse gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, bei welchem dieser Nachteil vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen im Anspruch 1 , und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des entsprechenden Batteriegehäuses ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse ist es vorgesehen, dass einer der Flansche wenigstens eine Vertiefung für ein bewegliches Element aufweist, welches in der Vertiefung zwischen den Flanschen zu liegen kommt. Das Element verjüngt sich dabei zum Rand des Flansches hin und das bewegliche Element weist eine formschlüssige Aufnahme auf, welche von der dem anderen Flansch abgewandten Seite zumindest eines der Flansche her zugänglich ist. Diese formschlüssige Aufnahme lässt sich dann bei Bedarf temporär mit einem Werkzeug verbinden, um das bewegliche Element, welches zwischen den Flanschen liegt und typischerweise von der Verklebung ganz oder teilweise umschlossen wird, entsprechend zu bewegen. Hierdurch wir die Verklebung gelockert und die beiden Flansche lassen sich voneinander im Bereich des beweglichen Elements lösen, ohne dass eine Verformung der Flansche auftritt. Ausgehend von dieser gelösten Stelle lässt sich dann der gesamte Aufbau des Batteriegehäuses öffnen, beispielsweise indem mittels eines oszillierenden Messers oder einer oszillierenden Säge die Klebe- und/oder Dichtfuge aufgetrennt wird.

Besonders günstig ist es dabei, wenn, und so ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses vorgesehen, dass bewegliche Element drehbar in dem Flansch aufgenommen ist, wobei die Drehachse senkrecht zur flächigen Ausdehnung des Flansches ausgebildet ist und exzentrisch bezogen auf die Fläche des beweglichen Elements angeordnet ist. Hierdurch lässt sich das bewegliche Element besonders einfach quer zur Ausrichtung des Flanschs bewegen, sodass bei einer Bewegung des beweglichen Elements durch diese Bewegung die Klebe- und/oder Dichtnaht aufgetrennt wird.

Der Abstand der Drehachse von dem der Drehachse am weitesten abgewandten Ende des beweglichen Elements ist dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses größer als die Breite des Flanschs zwischen der Drehachse und dessen Randbereich. Hierdurch wird sichergestellt, dass das bewegliche Element die Fläche zwischen dem Flansch zumindest von der Drehachse aus gesehen in einer Richtung vollständig überstreicht, um so die dort angeordnete Klebe- und/oder Dichtmasse zuverlässig zu durchtrennen.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses kann es ferner vorgesehen sein, dass ergänzend zu dem beweglichen Element auch die Vertiefung, in welcher das bewegliche Element angeordnet ist, sich zum Rand des Flansches hin verjüngt. Dadurch lässt sich das bewegliche Element einfach und effizient aus der Vertiefung heraus, auch im verklebten Zustand, mit vertretbarem Kraftaufwand bewegen, um die Klebe- und/oder Dichtmasse zu durchtrennen, sodass die Gefahr einer versehentlichen Verformung des Flanschs weiter minimiert wird.

Die formschlüssige Aufnahme kann dabei gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses zentral um die Drehachse angeordnet werden, um so einen idealen Angriffspunkt für ein mit der formschlüssigen Aufnahmekorrespondierendes Werkzeug zu schaffen.

Die formschlüssige Ausnehmung kann beispielsweise als Sechskant ausgeführt werden, in welcher dann über einen Sechskantschlüssel eine Bewegung des beweglichen Elements erzielt werden kann.

Der Sechskant selbst kann dabei vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung aufweisen.

Werden die Flansche des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses nun zusätzlich zu der die Abdichtung und die Verklebung erzielenden Masse über eine Schraubverbindung gesichert, was gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung vorgesehen ist, dann besteht hier die Möglichkeit, im Falle einer zentralen Durchgangsöffnung durch die formschlüssige Aufnahme des beweglichen Elements eine Schraube durch diese Durchgangsöffnung hindurchzuführen und so die Flansche auch im Bereich des beweglichen Elements sicher miteinander zu verschrauben, um keine durch das bewegliche Element verursachten potenziellen Undichtheiten zu bekommen und hier durch die Verschraubung eine besonders hohe Anpresskraft zu erreichen, welche die zuverlässige Abdichtung sicherstellt. Nach der Entnahme der Schraube kann das Element dann entsprechend gedreht werden, um die Klebe- und/oder Dichtmasse zu durchtrennen und im weiteren Verlauf ein Durchtrennen der gesamten Klebe- und/oder Dichtfuge zu erlauben. Ein weiterer Vorteil ist es dabei, dass die formschlüssige Aufnahme durch die Schraube verdeckt wird. Ohne ein Lösen der Schraube ist Sie also nicht zugänglich. Damit wird eine versehentliche Betätigung des beweglichen Elements, welche zu einer Undichtheit des Batteriegehäuses führen würde, zuverlässig verhindert.

Die entsprechenden beweglichen Elemente können dabei vorzugsweise in einen der Flansche bereits integriert sein, wenn die entsprechenden Teilelemente des Batteriegehäuses angeliefert werden. Das Batteriegehäuse kann vorzugsweise aus einer Bodenwanne und einem Deckel bestehen, an den Flanschen kann beispielsweise in einem regelmäßigen Abstand über den Umfang verteilt eines der beweglichen Elemente ausgeführt sein. Insbesondere können diese bei einer rechteckigen Ausgestaltung jeweils im Eckbereich angeordnet werden, um ausgehend von diesen Ecken den Aufbau im Falle der notwendigen Demontage des Deckels einfach öffnen zu können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Teil eines Batteriegehäuses gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht eines Teils des Batteriegehäuses gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung analog zu der in Fig. 2 in einer Explosionsdarstellung; Fig. 4 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses analog zu der in Fig. 1 im Bereich des beweglichen Elements im verschlossenen Zustand des Batteriegehäuses;

Fig. 5 eine dreidimensionale Darstellung analog zu der in Fig. 2 mit angesetztem Werkzeug zum Bewegen des beweglichen Elements;

Fig. 6 eine Darstellung analog zu der in Fig. 5 mit bewegtem beweglichen Element; und

Fig. 7 eine Darstellung analog zu der in Fig. 4 mit dem gemäß Fig. 6 bewegten beweglichen Element.

In der Darstellung der Figur 1 ist ein Teil eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Batteriegehäuses 1 in einem seitlichen Ausschnitt zu erkennen. Es besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Teilelementen 2, 3, welche hier als Bodenwanne 2 und als Deckel 3 ausgebildet sind. Beide Teilelemente 2, 3 weisen jeweils einen Flansch 21, 31 auf, in dessen Bereich sie über eine Klebe- und/oder Dichtmasse 4 sowie eine über die strichpunktierte Linie 5 angedeutete optionale Verschraubung miteinander verbunden sind.

Soll dieser Aufbau nun geöffnet werden, dann muss der Deckel 3 entlang der Flansche 21, 31 aufwändig von der Bodenwanne 2 bzw. ihrem Flansch 21 abgehebelt werden. Typischerweise wird dabei zumindest eines der Teilelemente 2, 3 soweit verbogen, dass es später nicht mehr zuverlässig für das Verschließen des Batteriegehäuses 1 eingesetzt werden kann.

Um hier Abhilfe zu schaffen ist es nun vorgesehen, dass in zumindest einem der Flansche 21,31, hier beispielsweise dem Flansch 31 des Deckels 3, eine von unten eingebrachte Vertiefung 6 vorgesehen ist, welche hier auf der Oberseite als erhabener Aufbau erscheint. In dieser Vertiefung 6 befindet sich ein in der Explosionsdarstellung der Figur 3 erkennbares bewegliches Element 7, welches in einer ersten Bohrung des Flanschs 8 drehbeweglich aufgenommen ist. Das bewegliche Element verjüngt sich über eine Fase 9 zu seinem Rand hin und ist über eine zylindrische Erhebung 10 so ausgestaltet, dass es drehbeweglich mit der Bohrung 8 Zusammenwirken kann. Zentral um die so ausgebildete Drehachse ist dabei eine formschlüssige Aufnahme 11 in Form eines um eine Durchgangsbohrung angeordneten Sechskants ausgebildet. Der Deckel 3 des Batteriegehäuses 1 wird nun in der in Figur 2 gezeigten Art angeliefert. Er kann dann, wie es in der Darstellung der Figur 4, analog zur Darstellung der Figur 1 , angedeutet ist, nach dem Aufbringen der Dicht- und/oder Klebemasse 4 mit seinem Flansch 31 auf den Flansch 21 der Bodenwanne 2 aufgesetzt werden. Der Aufbau wird dabei mit dem in die Vertiefung 6 integrierten beweglichen Element 7 fest verklebt. Zusätzlich kann der Aufbau verschraubt werden, beispielsweise indem umlaufend um die beiden Flansche 31, 32 Löcher 12 für Schrauben 5 vorgesehen sind. In der Darstellung der Figuren 2 und 3 sowie der Figuren 5 und 6 sind solche weiteren Löcher 12 erkennbar. Diese können zur Aufnahme von Schrauben 5 (Vgl. Figur 4 und 7) dienen.

Die in den Sechskant 11 ausgebildete Durchgangsöffnung kann zur Aufnahme einer Schraube 5 genutzt werden, um durch den zusätzlichen Anpressdruck der Schraube 5 die Abdichtung im Bereich des beweglichen Elements 7 zuverlässig auszugestalten und die missbräuchliche bzw. versehentliche Zugänglichkeit der formschlüssigen Aufnahme 11 zu beschränken. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 ist die Schraube 5, welche hier in der Durchgangsöffnung der formschlüssigen Aufnahme 11 sitzen soll, wiederum über die strichpunktierte Linie 5 angedeutet.

Sollen die beiden Teilelemente 2, 3 des Batteriegehäuses 1 nun voneinander gelöst werden, so werden diese Schrauben 5 entsprechend gelöst und in ein in Figur 5 angedeutetes Werkzeug 13 in Form eines Sechskantschlüssels wird in die formschlüssige Aufnahme 11 eingebracht. Im Anschluss wird das Werkzeug 13 um die Drehachse der Öffnung 8 bzw. der Vorsprungs 10 gedreht, sodass sich das bewegliche Element 7 aus der Vertiefung 6 heraus um seine Drehachse dreht. Die Vertiefung 6 kann dafür vorzugsweise mit der Fase 9 des beweglichen Elements 7 korrespondierend ausgestaltet sein, um so keinen unnötig großen Widerstand zwischen der Vertiefung 6 und dem beweglichen Element 7 zu verursachen. Die sich über die Fase 9 verjüngende Kante des beweglichen Elements 7 kann dann die Dicht- und/oder Klebemasse 4 durchdringen und löst somit den Flansch 31 vom Flansch 21 , wie es in der Darstellung der Figur 6 mit um in etwa 80° verdrehtem beweglichen Element 7 entsprechend angedeutet ist.

In der Schnittdarstellung analog zu der in Figur 4 ist in der Darstellung der Figur 7 dabei zu erkennen, dass der Deckel 3 bzw. sein Flansch 31 sich von der Bodenwanne 2 bzw. ihrem Flansch 21 entsprechend gelöst hat. Im Bereich des beweglichen Elements 7 konnte also ein schonendes Lösen der beiden Teileelemente 2, 3 bzw. ihrer Flansche 21 , 31 voneinander erreicht werden. Ausgehend von dieser Stelle kann nun die Dicht- und/oder Klebemasse 4 um das Batteriegehäuse 1 umlaufend aufgetrennt werden, beispielsweise mit einem Messer, vorzugsweise mit einem oszillierenden Messer bzw. einer oszillierenden Säge.

Die beiden Teilelemente 2, 3 können so voneinander demontiert werden, ohne dass die Gefahr einer starken Verformung besteht. Die beiden Teilelemente 2, 3 können dann, soweit wie notwendig von der Klebe- und/oder Dichtmasse 4 gereinigt und wieder eingesetzt werden, insbesondere lässt sich das Batteriegehäuse 1 also über den zuvor demontierten Deckel 3 wieder zuverlässig neu verschließen, indem dieser neu aufgeklebt und über die optionalen Schrauben 5 gesichert wird.