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DE212022000397U1 - Oberdeckelanordnung und Batteriestruktur - Google Patents

Oberdeckelanordnung und Batteriestruktur Download PDF

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DE212022000397U1
DE212022000397U1 DE212022000397.7U DE212022000397U DE212022000397U1 DE 212022000397 U1 DE212022000397 U1 DE 212022000397U1 DE 212022000397 U DE212022000397 U DE 212022000397U DE 212022000397 U1 DE212022000397 U1 DE 212022000397U1
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Eve Power Co Ltd
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Abstract

Oberdeckelanordnung für eine Batterie, wobei die Batterie ein Gehäuse (40) umfasst, wobei das Gehäuse ein Montageloch (401) umfasst, wobei die Oberdeckelanordnung (10) durch das Montageloch (401) des Gehäuses (40) geführt ist, und wobei die Oberdeckelanordnung umfasst:
eine Polklemme (101), wobei die Polklemme (101) eine konkave ringförmige Nut (1011) aufweist, die in einer Radialrichtung vorgesehen ist;
eine Dichtung (11), wobei die Dichtung (11) auf der Polklemme (101) aufgesetzt ist und sich innerhalb der ringförmigen Nut (1011) befindet, wobei die Dichtung (11) zwischen dem Gehäuse (40) und einer Nutwand der ringförmigen Nut (1011) eingeklemmt ist, und wobei die Dichtung (11) teilweise an einer Außenseite des Gehäuses (40) angeordnet ist; und
ein Kunststoffteil (104), wobei das Kunststoffteil (104) auf der Dichtung (11) aufgesetzt ist und sich an der Außenseite des Gehäuses (40) befindet, wobei das Kunststoffteil (104) teilweise zwischen dem Gehäuse (40) und der Nutwand der ringförmigen Nut (1011) eingeklemmt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet der Batterien, beispielsweise eine Oberdeckelanordnung und eine Batteriestruktur.
  • Stand der Technik
  • Am Ende eines Gehäuses ist eine Oberdeckelanordnung vorgesehen, wobei zur Gewährleistung der Gebrauchsleistung der Batterie die Oberdeckelanordnung abdichtend mit dem Gehäuse verbunden ist und eine Isolierung zwischen einer Polklemme der Oberdeckelanordnung und dem Gehäuse vorgesehen ist. Im Stand der Technik wurde eine zylindrische Batterie mit einer neuen Struktur offenbart, bei der eine Dichtung auf der Polklemme aufgesetzt ist, so dass die Dichtung durch elastische Verformung den Spalt zwischen der Polklemme und dem Gehäuse ausfüllt, wenn die Polklemme mit dem Gehäuse vernietet ist. Gleichzeitig wird eine Abdichtung und Isolierung zwischen der Polklemme und dem Gehäuse realisiert. Wenn jedoch die Dichtungen verschiedener Batterien durch das Zusammendrücken des Gehäuses verformt werden, kann das Ausmaß der Verformung in einer Radialrichtung unterschiedlich sein, was zu einer schlechten Konsistenz der Batterien führen und somit die Konsistenz der Batteriegruppe und die Stabilität der Verbindung beeinträchtigen kann.
  • Es besteht daher ein dringender Bedarf an einer Oberdeckelanordnung und einer Batteriestruktur, um die oben erwähnten Probleme zu lösen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Anmeldung stellt eine Oberdeckelanordnung bereit, mit der nicht nur eine abdichtende Verbindung mit dem Gehäuse sichergestellt wird, sondern auch die Konsistenz der Batterie verbessert wird, wodurch die Produktleistung der Batterie effektiv gewährleistet wird.
  • In einem ersten Aspekt stellen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung eine Oberdeckelanordnung bereit, die in einer Batterie angewandt ist, wobei die Batterie ein Gehäuse mit einem Montageloch umfasst und die Oberdeckelanordnung durch das Montageloch des Gehäuses geführt ist. Die Oberdeckelanordnung umfasst:
    • eine Polklemme, wobei die Polklemme eine konkave ringförmige Nut aufweist, die in einer Radialrichtung vorgesehen ist;
    • eine Dichtung, wobei die Dichtung auf der Polklemme aufgesetzt ist und sich innerhalb der ringförmigen Nut befindet, wobei die Dichtung zwischen dem Gehäuse und einer Nutwand der ringförmigen Nut eingeklemmt ist, und wobei die Dichtung teilweise an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist; und
    • ein Kunststoffteil, wobei das Kunststoffteil auf der Dichtung aufgesetzt ist und sich an der Außenseite des Gehäuses befindet, wobei das Kunststoffteil teilweise zwischen dem Gehäuse und der Nutwand der ringförmigen Nut eingeklemmt ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Kunststoffteil eine größere Härte als die Dichtung aufweist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Kunststoffteil einen Innenring und einen Außenring, die miteinander verbunden sind, umfasst, wobei der Innenring zwischen der Nutwand der ringförmigen Nut und dem Gehäuse eingeklemmt ist und in Überlappverbindung mit der Dichtung steht, wobei sich der Außenring außerhalb der ringförmigen Nut befindet und an der Außenseite der Polklemme umlaufend angeordnet ist, und wobei zwischen dem Außenring und einer äußeren Umfangsfläche der Polklemme ein Spalt ausgebildet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in der Radialrichtung der Polklemme gemessen, die Abmessung des Spalts mit a bezeichnet wird und a im Wertebereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt, wobei die Breite des Außenrings mit b bezeichnet wird und b im Wertebereich von 0,4 mm bis 1 mm liegt, und wobei die Überlappungslänge zwischen dem Innenring und der Dichtung mit c bezeichnet wird und c im Wertebereich von 0,8 mm bis 3mm liegt.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Dichtung ein erstes Dichtelement und ein zweites Dichtelement umfasst, wobei das erste Dichtelement in Überlappverbindung mit dem Innenring steht, wobei mindestens eines von dem ersten Dichtelement und dem zweiten Dichtelement einen Biegeabschnitt aufweist, wobei das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement durch den Biegeabschnitt aneinander anliegen, und wobei der Biegeabschnitt zwischen dem Nutgrund der ringförmigen Nut und dem Gehäuse eingeklemmt ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Nutwand der ringförmigen Nut mit einer Begrenzungsausnehmung und der Innenring mit einem Begrenzungsvorsprung versehen ist, wobei der Innenring zwischen dem Gehäuse und der Nutwand der ringförmigen Nut eingeklemmt ist, und wobei sich der Begrenzungsvorsprung in der Begrenzungsausnehmung befindet.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Oberdeckelanordnung weiterhin einen Metalldruckring umfasst, wobei der Metalldruckring auf der Polklemme aufgesetzt ist und sich in der ringförmigen Nut befindet, wobei der Metalldruckring an der Dichtung anliegt und sich auf einer dem Kunststoffteil abgewandten Seite der Dichtung befindet, und wobei das Gehäuse die Dichtung und den Metalldruckring gegen die Nutwand der ringförmigen Nut drückt.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Metalldruckring und die Polklemme miteinander verschweißt sind.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Oberdeckelanordnung weiterhin eine positive Stromsammelscheibe und eine Innenisolierplatte umfasst, wobei die positive Stromsammelscheibe auf einer Zelle der Batterie angeordnet ist, wobei die Polklemme durch das Montageloch geführt ist und somit gegen die positive Stromsammelscheibe drückt, und wobei die Innenisolierplatte zwischen der positiven Stromsammelscheibe und der Innenwand des Gehäuses eingeklemmt ist.
  • Die vorliegende Anmeldung stellt eine Batteriestruktur bereit, die eine hohe Konsistenz aufweist, wodurch die Produktleistung der Batterie effektiv gewährleistet wird.
  • In einem zweiten Aspekt stellen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung eine Batteriestruktur bereit, die eine Zelle, ein Gehäuse, eine Unterdeckelanordnung und eine oben genannte Oberdeckelanordnung umfasst, wobei sich die Zelle innerhalb des Gehäuses befindet und die Oberdeckelanordnung und die Unterdeckelanordnung jeweils auf den beiden Enden des Gehäuses angeordnet sind.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Unterdeckelanordnung eine untere Abdeckplatte und eine negative Stromsammelscheibe, die übereinander gestapelt sind, umfasst, wobei die Unterdeckelanordnung mittels der negativen Stromsammelscheibe an der Zelle anliegt, und wobei die Unterdeckelanordnung über die untere Abdeckplatte mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die untere Abdeckplatte auf einer der negativen Stromsammelscheibe zugewandten Seite mit einem hervorragenden ersten Vorsprung versehen ist und die negative Stromsammelscheibe auf einer der unteren Abdeckplatte zugewandten Seite mit einem hervorragenden zweiten Vorsprung versehen ist, wobei der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung aneinander anliegen, und wobei der zweite Vorsprung dazu eingerichtet ist, den Abstand zwischen der negativen Stromsammelscheibe und der unteren Abdeckplatte einzustellen.
  • Die vorliegende Anmeldung weist die folgenden vorteilhaften Aspekte auf:
    • Die Oberdeckelanordnung nach der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Polklemme, eine Dichtung und ein Kunststoffteil. Dabei weist die Polklemme eine konkave ringförmige Nut auf, die in einer Radialrichtung vorgesehen ist. Die Dichtung ist auf der Polklemme aufgesetzt und befindet sich innerhalb der ringförmigen Nut. Wenn die Oberdeckelanordnung durch das Montageloch des Gehäuses der Batterie geführt wird, drückt das Gehäuse gegen die Dichtung, so dass die Dichtung zwischen dem Gehäuse und einer Nutwand der ringförmigen Nut eingeklemmt ist und sich elastisch verformt, um einen Spalt zwischen dem Gehäuse und der Polklemme auszufüllen und so eine Abdichtung zu erzielen. Um eine Isolierung zwischen der Polklemme und dem Gehäuse zu gewährleisten, sind die Dichtungen jeweils auf einer Innenseite und einer Außenseite des Gehäuses vorgesehen. Das Kunststoffteil wird dann auf der Dichtung aufgesetzt und befindet sich auf der Außenseite des Gehäuses. Wenn sich die Dichtungen elastisch verformen, kann das Kunststoffteil eine Reaktionskraft in Richtung der Polklemme auf die Dichtung an der Außenseite des Gehäuses ausüben, um zu verhindern, dass sich die Dichtung in der Radialrichtung der Polklemme zu einer der Polklemme abgewandten Seite hin ausdehnt und verformt. Dadurch wird die Einheitlichkeit eines Erscheinungsbildes der Oberdeckelanordnung verbessert und der Einfluss des Montageprozesses auf das Erscheinungsbild der Oberdeckelanordnung verringert, sodass die Produktleistung der Batterie sichergestellt wird.
  • Die Batteriestruktur nach der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Zelle, ein Gehäuse, eine Unterdeckelanordnung und eine Oberdeckelanordnung, wobei sich die Zelle innerhalb des Gehäuses befindet und die Oberdeckelanordnung und die Unterdeckelanordnung jeweils auf den beiden Enden des Gehäuses angeordnet sind. Durch die Oberdeckelanordnung der Batteriestruktur kann die Konsistenz der Batterie effektiv verbessert und damit die Produktleistung der Batterie gewährleistet werden.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
    • 1 ist eine Schnittansicht einer Oberdeckelanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
    • 2 ist eine Schnittansicht einer Polklemme nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
    • 3 ist eine Explosionsdarstellung einer Batteriestruktur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
    • 4 ist eine Schnittansicht der Batteriestruktur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; und
    • 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Stelle A aus 4.
  • Bezugszeichenliste:
  • 10. Oberdeckelanordnung; 101. Polklemme; 1011. ringförmige Nut; 10111. Begrenzungsausnehmung; 1012. Montageloch; 11. Dichtung; 102. erstes Dichtelement; 103. zweites Dichtelement; 1031. Biegeabschnitt; 104. Kunststoffteil; 1041. Innenring; 10411.
    Begrenzungsvorsprung; 1042. Außenring; 105. Metalldruckring; 106. Innenisolierplatte; 107. positive Stromsammelscheibe; 108. isolierender Klebstoff; 20. Unterdeckelanordnung; 201. untere Abdeckplatte; 2011. erster Vorsprung; 2012. explosionssichere Einkerbung; 202. negative Stromsammelscheibe; 2021. zweiter Vorsprung; 203. unterer Dichtring; 30. Zelle; 40. Gehäuse; 401. Montageloch.
  • Ausführliche Ausführungsformen
  • In der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung sollten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und definiert, die Begriffe „verbinden“, „anschließen“, „befestigen“ usw. im weiteren Sinne verstanden werden, wobei beispielsweise es sich um eine feste, lösbare oder einstückige Verbindung handeln kann; wobei es sich um eine mechanische Verbindung oder elektrische Verbindung handeln kann; wobei es sich um eine unmittelbare Verbindung oder eine mittelbare Verbindung über ein Zwischenmedium, oder eine interne Kommunikation zweier Elemente oder eine Interaktionsbeziehung zwischen den beiden Elementen handeln kann. Als Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet kann man von der Sachlage ausgehen, um zu ermitteln, welche Bedeutung die genannten Begriffe gemäß der vorliegenden Anmeldung haben sollen.
  • In der vorliegenden Anmeldung kann bei einem ersten Merkmal, das „oberhalb“ oder „unterhalb“ eines zweiten Merkmals angeordnet ist, sofern nicht ausdrücklich anderes angegeben und definiert ist, der Fall sein, dass das erste Merkmal direkt das zweite Merkmal berührt, oder dass das erste und das zweite Merkmal ohne direkten Kontakt über ein dazwischen angeordnetes weiteres Merkmal in Berührung stehen. Darüber hinaus ist unter dem Ausdruck, „dass sich ein erstes Merkmal oberhalb eines zweiten Merkmals, auf bzw. über dem zweiten Merkmal befindet“ verstanden, dass sich das erste Merkmal direkt oder schräg über dem zweiten Merkmal befindet; alternativ bedeutet dieser Ausdruck nur, dass das erste Merkmal eine horizontale Höhe aufweist, die höher als die horizontale Höhe des zweiten Merkmals ist. Unter dem Ausdruck, „dass sich ein erstes Merkmal unterhalb eines zweiten Merkmals oder unter dem zweiten Merkmal befindet“ ist verstanden, dass sich das erste Merkmal direkt oder schräg unter dem zweiten Merkmal befindet; alternativ bedeutet dieser Ausdruck nur, dass das erste Merkmal eine horizontale Höhe aufweist, die niedriger als die horizontale Höhe des zweiten Merkmals ist.
  • In der Erläuterung der Ausführungsbeispiele wird die durch die Begriffe „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, usw. bezeichneten Richtung oder Positionierung jeweils in Bezug auf die in der jeweiligen Abbildung dargestellten Richtung oder Positionierung verwendet, um lediglich die Beschreibung zu begünstigen und die Bedienung zu vereinfachen. Mit diesen Begriffen wird weder implizit noch explizit auf die Positionierung sowie die Ausgestaltung und Bedienung der betreffenden Vorrichtung oder des betreffenden Elements in einer vorbestimmten Positionierung hingedeutet, so dass sie hier keine Beschränkung der vorliegenden Anmeldung darstellen. Zudem dienen die Begriffe „erste“, „zweite“, usw. nur der Unterscheidung in der Beschreibung, ohne spezielle Bedeutung zu verleihen.
  • Wie in 1 bis 3 gezeigt, wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Oberdeckelanordnung 10 bereitgestellt, die eine Polklemme 101, eine Dichtung 11 und ein Kunststoffteil 104 umfasst. Dabei weist die Polklemme 101 eine konkave ringförmige Nut 1011 auf, die in einer Radialrichtung vorgesehen ist. Die Dichtung 11 ist auf der Polklemme 101 aufgesetzt und befindet sich innerhalb der ringförmigen Nut 1011. Da die Oberdeckelanordnung 10 und das Gehäuse 40 der Batterie durch Vernieten der Polklemme 101 mit dem Gehäuse 40 miteinander verbunden sind, ist die Dichtung 11 zwischen dem Gehäuse 40 und einer Nutwand der ringförmigen Nut 1011 eingeklemmt, wenn die Polklemme 101 durch ein Montageloch 401 des Gehäuses 40 geführt ist. Dabei ist die Dichtung 11 teilweise an einer Außenseite des Gehäuses 40 angeordnet. Das heißt, das Gehäuse 40 ist in der ringförmigen Nut 1011 eingesetzt und drückt gegen die Dichtung 11, so dass ein Spalt zwischen dem Gehäuse 40 und der Polklemme 101 durch die elastische Verformung der Dichtung 11 ausgefüllt wird. Dadurch wird eine abdichtende Verbindung zwischen dem Gehäuse 40 und der Polklemme 101 und gleichzeitig eine Isolierung zwischen dem Gehäuse 40 und der Polklemme 101 realisiert.
  • Beim Vernieten der Polklemme 101 mit dem Gehäuse 40 ist es aufgrund des Einflusses der Abweichung des Kraftangriffspunktes beim Vernieten usw. schwierig sicherzustellen, dass bei der Montage jeder Batterie deren Dichtung 11 in gleicher Weise elastisch verformt wird. Das heißt, wenn sich die Dichtungen 11 elastisch verformen, kann es zu einem Unterschied im Ausmaß der Verformung der Dichtungen in der Radialrichtung der Polklemme 101 kommen. Aufgrund dieses Unterschieds kann nicht nur das Erscheinungsbild der Batterie beeinträchtigt werden, sondern auch die Konsistenz der Batteriegruppe sowie die Stabilität der Verbindung, was sich wiederum auf die Leistung des Batteriemoduls auswirkt. Somit ist ein Kunststoffteil 104 vorgesehen, das auf der Dichtung 11 aufgesetzt ist und sich an der Außenseite des Gehäuses 40 befindet. Dabei ist das Kunststoffteil 104 teilweise zwischen dem Gehäuse 40 und der Nutwand der ringförmigen Nut 1011 eingeklemmt. Da das Kunststoffteil 104 aus Kunststoff besteht, erfährt es beim Nietprozess keine elastische Verformung. Wenn sich die Dichtungen 11 elastisch verformen, kann das Kunststoffteil 104 eine Reaktionskraft in Richtung der Polklemme 101 auf die Dichtung an der Außenseite des Gehäuses 40 ausüben. Dadurch wird vermieden, dass sich die Dichtung 11 in der Radialrichtung der Polklemme 101 zu einer der Polklemme 101 abgewandten Seite hin ausdehnt und verformt. Durch eine Begrenzung der Verformung der Dichtung 11 in der Radialrichtung der Polklemme 101 wird ein einheitliches Erscheinungsbild der Oberdeckelanordnung 10 aufrechterhalten.
  • Beispielsweise weist das Kunststoffteil 104 eine größere Härte als die Dichtung 11 auf. Beispielsweise ist die Dichtung 11 aus Fluorkautschuk-Material und das Kunststoffteil 104 aus Polyphenylensulfid-(Polyphenylene sulfide, pps) Kunststoff hergestellt.
  • Beispielsweise umfasst das Kunststoffteil 104 einen Innenring 1041 und einen Außenring 1042, die miteinander verbunden sind. Der Außenring 1042 ist an der Außenseite des Innenrings 1041 angeschlossen ist. Der Innenring 1041 ist zwischen der Nutwand der ringförmigen Nut 1011 und dem Gehäuse 40 eingeklemmt und der Innenring 1041 steht in Überlappverbindung mit der Dichtung 11, während sich der Außenring 1042 außerhalb der ringförmigen Nut 1011 befindet und an der Außenseite der Polklemme 101 umlaufend angeordnet ist. Dabei ist ein Spalt zwischen dem Außenring 1042 und einer äußeren Umfangsfläche der Polklemme 101 ausgebildet. Um das Verschweißen des äußeren Endes der Polklemme 101 mit anderen Komponenten des Batteriemoduls zu erleichtern, umhüllt der Außenring 1042 die äußere Endfläche der Polklemme 101 nicht. Durch das Vorsehen dieses Spalts wird dann ein Kriechen zwischen der Polklemme 101 und dem Kunststoffteil 104 in Situationen wie z. B. Feuchtigkeit vermieden. Darüber hinaus wird die Überlappung des Innenrings 1041 und der Dichtung 11 ermöglicht, dass die Verbindung des Innenrings 1041 mit der Dichtung 11 einen überlappenden Teil aufweist, wodurch auch ein Kriechen zwischen der Polklemme 101 und der Dichtung 11 an der Innenseite des Gehäuses 40 vermieden werden kann.
  • Beispielsweise wird die Abmessung des Spalts zwischen dem Außenring 1042 und der äußeren Umfangsfläche der Polklemme 101, in der Radialrichtung der Polklemme 101 gemessen, mit a bezeichnet, wobei a im Wertebereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt. Die Breite des Außenrings 1042 wird mit b bezeichnet, wobei b im Wertebereich von 0,4 mm bis 1 mm liegt. Beispielsweise werden der Innenring 1041 und die Dichtung 11 unter Verwendung einer L-förmigen Struktur überlappt. Die Überlappungslänge c zwischen dem Innenring 1041 und der Dichtung 11 wird mit c bezeichnet, wobei c im Wertebereich von 0,8 mm bis 3 mm liegt.
  • Beispielsweise ist der Innenring 1041 mit einem Begrenzungsvorsprung 10411 versehen und die Nutwand der ringförmigen Nut 1011 ist mit einer Begrenzungsausnehmung 10111 versehen, wobei der Innenring 1041 zwischen dem Gehäuse 40 und der Nutwand der ringförmigen Nut 1011 eingeklemmt ist, und wobei sich der Begrenzungsvorsprung 10411 an dem Innenring in der Begrenzungsausnehmung 10111 befindet. Durch eine konkav-konvexe Passung zwischen dem Begrenzungsvorsprung 10411 und der Begrenzungsausnehmung 10111 kann die relative Position des Kunststoffteils 104 und der Polklemme 101 in der Radialrichtung der Polklemme 101 fixiert werden. Dadurch wird vermieden, dass das Kunststoffteil 104 aufgrund der elastischen Verformungskraft der Dichtung 11 von der Polklemme 101 versetzt wird. Damit wird ein einheitliches Erscheinungsbild der Oberdeckelanordnung begünstigt.
  • Beispielsweise kontaktieren die Dichtung 11 und die gesamte Nutwand der ringförmigen Nut 1011, um zu vermeiden, dass das Gehäuse 40 an mehreren Stellen an der Polklemme 101 anliegt. Dabei umfasst die Dichtung 11 ein erstes Dichtelement 102 und ein zweites Dichtelement 103. Das erste Dichtelement 102 steht in Überlappverbindung mit dem Innenring 1041. Mindestens eines von dem ersten Dichtelement 102 und dem zweiten Dichtelement 103 weist einen Biegeabschnitt 1031 auf, wobei das erste Dichtelement 102 und das zweite Dichtelement 103 durch den Biegeabschnitt 1031 aneinander anliegen. Der Biegeabschnitt 1031 ist zwischen dem Nutgrund der ringförmigen Nut 1011 und dem Gehäuse 40 eingeklemmt ist, so dass dazwischen ein Raum für die Einsetzung des Gehäuses 40 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das zweite Dichtelement 103 den Biegeabschnitt 1031 aufweist. Der Biegeabschnitt 1031 ragt axial entlang des zweiten Dichtelements 103 heraus, so dass das zweite Dichtelement 103 in der ringförmigen Nut 1011 aufgesetzt ist. Dabei ist der Biegeabschnitt 1031 zwischen dem Nutgrund der ringförmigen Nut 1011 und dem Gehäuse 40 eingeklemmt, wenn das Gehäuse 40 mittels der Dichtung in der ringförmigen Nut 1011 eingesetzt ist. In anderen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Biegeabschnitt 1031 an dem ersten Dichtelement 102 vorgesehen sein kann. Alternativ dazu ist an dem ersten Dichtelement 102 und dem zweiten Dichtelement 103 jeweils ein Biegeabschnitt 1031 vorgesehen, um die oben genannte Struktur zu realisieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das erste Dichtelement 102 an der Außenseite des Gehäuses 40 angeordnet ist. Das heißt, das Kunststoffteil 104 steht in Überlappverbindung mit dem ersten Dichtelement 102. Wenn die Oberdeckelanordnung 10 an dem Gehäuse 40 vernietet ist, übt das Kunststoffteil 104 eine Wirkungskraft in Richtung der Achse der Polklemme 101 auf das erste Dichtelement 102 aus. Darüber hinaus kann die Wirkungskraft auf das zweite Dichtelement 103 übertragen werden. Dabei liegt das zweite Dichtelement 103 an der Nutwand der ringförmigen Nut 1011 an.
  • Beispielsweise umfasst die Oberdeckelanordnung 10 weiterhin einen Metalldruckring 105, wobei der Metalldruckring 105 auf der Polklemme 101 aufgesetzt ist und sich in der ringförmigen Nut 1011 befindet. Der Metalldruckring 105 liegt an der Dichtung 11 an und befindet sich auf einer dem Kunststoffteil 104 abgewandten Seite der Dichtung 11. Wenn die Polklemme 101 durch das Montageloch 401 geführt ist und damit an der Zelle 30 anliegt, drückt das Gehäuse 40 die Dichtung 11 und den Metalldruckring 105 gegen der Nutwand der ringförmigen Nut 1011. Aufgrund der vernieteten Verbindung zwischen der Polklemme 101 und dem Gehäuse 40 wird durch das Vorsehen des Metalldruckrings 105 vermieden, dass die Polklemme 101 beim Nietprozess durch Pressen die Dichtung 11 beschädigt und somit in direkten Kontakt mit dem Gehäuse 40 steht, was zu einem Kurzschluss führt würde. Beispielsweise ist der Metalldruckring 105 aus Aluminium hergestellt. Das Kompressionsverhältnis der Dichtung 11 wird durch den Metalldruckring 105 gesteuert, wodurch die Qualifikationsrate des Umformens mittels des Nietens gesteigert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt das Kompressionsverhältnis der Dichtung 11 10%-30%.
  • Beispielsweise sind der Metalldruckring 105 und die Polklemme 101 miteinander verschweißt. Beim Nietprozess drückt der Metalldruckring 105 gegen die Dichtung 11, wodurch eine Abdichtung zwischen dem Metalldruckring 105 und der Innenwand des Gehäuses 40 realisiert werden kann. Darüber hinaus ist die Abdichtung zwischen dem Metalldruckring 105 und eine Bördelung der Polklemme 101(d. h. der Nutwand der ringförmigen Nut 1011) derart ausgebildet, dass zuerst eine Fügefläche durch das mechanische Pressen zwischen der Polklemme 101 und dem Metalldruckring 105 ausgebildet wird und dann das Laserschweißen angewandt wird, um die Fügefläche vollständig abzudichten. Dadurch wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Polklemme 101 und der Innenwand des Gehäuses 40 gewährleistet.
  • Beispielsweise umfasst die Oberdeckelanordnung 10 eine positive Stromsammelscheibe 107 und eine Innenisolierplatte 106. Dabei ist die positive Stromsammelscheibe 107 auf der Zelle 30 angeordnet. Die Innenisolierplatte 106 ist auf einer der Zelle 30 abgewandten Seite der positiven Stromsammelscheibe 107 angeordnet. Das heißt, die Innenisolierplatte 106 ist zwischen der positiven Stromsammelscheibe 107 und dem Gehäuse 40 angeordnet, um zu vermeiden, dass die positive Stromsammelscheibe 107 an dem Gehäuse 40 anliegt. Dabei ist die Polklemme 101 mit einem Ende durch die Innenisolierplatte 106 geführt und liegt an der positiven Stromsammelscheibe 107 an. Beispielsweise umfasst die Batterie einen isolierenden Klebstoff 108, der an der Zelle 30 anhaftet und an der äußeren Umfangsfläche eines Endes der positiven Stromsammelscheibe 107 anliegt. Durch den isolierenden Klebstoff 108 wird vermieden, dass die positive Elektrode der Zelle 30 an dem Gehäuse 40 anliegt und dadurch ein Kurzschluss entsteht.
  • Um die Anforderungen an den Montageprozess zu erfüllen, wird beispielsweise der Außendurchmesser eines aus dem Gehäuse 40 herausragenden Endes der Polklemme 101 mit φ1 bezeichnet, wie dies in 2 gezeigt ist. Dabei liegt φ1 im Wertebereich von 14,5 mm bis 18,5 mm. Die Polklemme 101 ist mit einem Montageloch 1012 versehen. Der Durchmesser des Montagelochs 1012 wird mit φ2 bezeichnet, wobei φ2 im Wertebereich von 3 mm bis 8 mm liegt. Die Tiefe des Montagelochs 1012 wird mit H1 bezeichnet, wobei H1 im Wertebereich von 2 mm bis 3,5 mm liegt. Der Abstand zwischen der Bodenfläche des Montagelochs 1012 und einer Fläche, mit der die Polklemme 101 an der Zelle 30 anliegt, wird mit H2 bezeichnet, wobei H2 im Wertebereich von 0,6 mm bis 2 mm liegt. Um das Montageloch 1012 herzustellen, wird der Schrägenwinkel für Umformen mit α bezeichnet, wobei α im Wertebereich von 2° bis 8° liegt. Durch das Vorsehen des Montagelochs 1012 wird das Verschweißen der Polklemme 101 mit der positiven Stromsammelscheibe 107 erleichtert. Nach dem Verschweißen kann dann das Montageloch 1012 durch das Auftragen eines Klebers oder Einsetzen von Aluminiumnägeln ausgefüllt werden.
  • Wie in 3 bis 5 gezeigt, stellt das vorliegende Ausführungsbeispiel ferner eine Batteriestruktur bereit, die eine Zelle 30, ein Gehäuse 40, eine Unterdeckelanordnung 20 und eine oben genannte Oberdeckelanordnung 10 umfasst. Die Zelle 30 befindet sich innerhalb des Gehäuses 40 und die Oberdeckelanordnung 10 und die Unterdeckelanordnung 20 sind jeweils auf den beiden Enden des Gehäuses 40 vorgesehen. Die Oberdeckelanordnung 10 ist mit der Zelle 30 elektrisch verbunden und so vorgesehen, dass sie von dem Gehäuse 40 isoliert ist, während die Unterdeckelanordnung 20 an der Zelle 30 anliegt und mit dem Gehäuse 40 elektrisch verbunden ist.
  • Wie in 4 beispielsweise gezeigt, umfasst die Unterdeckelanordnung 20 eine untere Abdeckplatte 201 und eine negative Stromsammelscheibe 202, die übereinander gestapelt sind. Die Unterdeckelanordnung 20 ist über die untere Abdeckplatte 201 an einem Ende des Gehäuses 40 angeschlossen und liegt mittels der negativen Stromsammelscheibe 202 an der Zelle 30 an.
  • Um eine zuverlässige Verbindung zwischen der oben genannten Unterdeckelanordnung 20 und der Zelle 30 zu erreichen, ist beispielsweise die untere Abdeckplatte 201 auf einer der negativen Stromsammelscheibe 202 zugewandten Seite mit einem hervorragenden ersten Vorsprung 2011 versehen, und die negative Stromsammelscheibe 202 ist auf einer der unteren Abdeckplatte 201 zugewandten Seite mit einem hervorragenden zweiten Vorsprung 2021 versehen, wobei der erste Vorsprung 2011 und der zweite Vorsprung 2021 aneinander anliegen. Dabei ist der zweite Vorsprung 2021 dazu eingerichtet, den Abstand zwischen der negativen Stromsammelscheibe 202 und der unteren Abdeckplatte 201 einzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Vorsprung 2011 um eine ringförmige Struktur, die an der unteren Abdeckplatte 201 gestanzt wird, und bei dem zweiten Vorsprung 2021 um eine gewölbte Struktur, die an der negativen Stromsammelscheibe 202 gebogen ausgebildet ist. Dadurch, dass die negative Stromsammelscheibe 202 aufgrund ihrer Blechform eine gewölbte Struktur aufweist, weist die negative Stromsammelscheibe 202 unter der Pressung der Zelle 30 eine Rückstellkraft, die in Richtung der Zelle 30 und der unteren Abdeckplatte 201 gerichtet ist, auf, um eine zuverlässige Anlage zwischen der Zelle 30, der negativen Stromsammelscheibe 202 und der unteren Abdeckplatte 201 zu gewährleisten. Dadurch wird eine gewisse Toleranz für axiale Montage der Batterie zur Verfügung gestellt. Beispielsweise ist die negative Stromsammelscheibe 202 mit der Zelle 30 und dem Gehäuse 40 verschweißt.
  • Um eine gute Rückstellkraft des zweiten Vorsprungs 2021 zu gewährleisten, beträgt beispielsweise der Mindestabstand d zwischen einer Fläche, mit der die negative Stromsammelscheibe 202 an der Zelle 30 anliegt, und dem ersten Vorsprung 2011, gemessen in einer Axialrichtung der Batterie, wobei d im Wertebereich von 1 mm bis 2,5 mm liegt.
  • Um eine gute Kontaktierung der unteren Abdeckplatte 201 mit der negativen Stromsammelscheibe 202 zu gewährleisten, besteht beispielsweise die Mindestbreite e des ersten Vorsprungs 2011, gemessen in einer Radialrichtung der unteren Abdeckplatte 201, wobei e im Wertebereich von 2 mm bis 6 mm liegt.
  • Beispielsweise ist auf einer der negativen Stromsammelscheibe 202 zugewandten Fläche der unteren Abdeckplatte 201 eine explosionssichere Einkerbung 2012 vorgesehen. Die explosionssichere Einkerbung 2012 kann als ein explosionssicheres Ventil der Batterie dienen. Im Falle eines Kurzschlusses, einer Überladung oder einer Überentladung innerhalb der Batterie wird die untere Abdeckplatte 201 an der explosionssicheren Einkerbung 2012 durch die große Gasmenge, die innerhalb der Batterie erzeugt wird, abgerissen, wodurch eine Druckentlastung erreicht wird. Die explosionssichere Einkerbung 2012 ist auf der Innenseite vorgesehen, wodurch die Empfindlichkeit des explosionssicheren Öffnens verbessert wird.
  • Beispielsweise umfasst die Unterdeckelanordnung 20 ferner einen unteren Dichtring 203, wobei der untere Dichtring 203 an dem äußeren Umfang der unteren Abdeckplatte 201 umlaufend angeordnet und zwischen der unteren Abdeckplatte 201 und der Innenwand des Gehäuses 40 eingeklemmt ist, um die Abdichtung des Bodens der Batterie zu gewährleisten. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse 40 zunächst gewalzt und gerillt, um einen Ring von Nuten an seinem unteren Teil zu bilden. Dann werden die untere Abdeckplatte 201 und der untere Dichtring 203 unter den Nuten eingesetzt. Anschließend wird das Gehäuse 40 durch das Stauchen nach innen gefaltet, um die Befestigung der unteren Abdeckplatte 201, des unteren Dichtrings 203 und des Gehäuses 40 zu realisieren. Bei diesem Prozess wird der untere Dichtring 203 gepresst. Beispielhaft beträgt das Kompressionsverhältnis des unteren Dichtrings 203 15%-50%, und der Abstand zwischen den Nuten und dem Boden des Gehäuses 40 nach der Montage beträgt 2 mm-3,2 mm.

Claims (12)

  1. Oberdeckelanordnung für eine Batterie, wobei die Batterie ein Gehäuse (40) umfasst, wobei das Gehäuse ein Montageloch (401) umfasst, wobei die Oberdeckelanordnung (10) durch das Montageloch (401) des Gehäuses (40) geführt ist, und wobei die Oberdeckelanordnung umfasst: eine Polklemme (101), wobei die Polklemme (101) eine konkave ringförmige Nut (1011) aufweist, die in einer Radialrichtung vorgesehen ist; eine Dichtung (11), wobei die Dichtung (11) auf der Polklemme (101) aufgesetzt ist und sich innerhalb der ringförmigen Nut (1011) befindet, wobei die Dichtung (11) zwischen dem Gehäuse (40) und einer Nutwand der ringförmigen Nut (1011) eingeklemmt ist, und wobei die Dichtung (11) teilweise an einer Außenseite des Gehäuses (40) angeordnet ist; und ein Kunststoffteil (104), wobei das Kunststoffteil (104) auf der Dichtung (11) aufgesetzt ist und sich an der Außenseite des Gehäuses (40) befindet, wobei das Kunststoffteil (104) teilweise zwischen dem Gehäuse (40) und der Nutwand der ringförmigen Nut (1011) eingeklemmt ist.
  2. Oberdeckelanordnung nach Anspruch 1, wobei das Kunststoffteil (104) eine größere Härte als die Dichtung (11) aufweist.
  3. Oberdeckelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kunststoffteil (104) einen Innenring (1041) und einen Außenring (1042), die miteinander verbunden sind, umfasst, wobei der Innenring (1041) zwischen der Nutwand der ringförmigen Nut (1011) und dem Gehäuse (40) eingeklemmt ist und in Überlappverbindung mit der Dichtung (11) steht, wobei sich der Außenring (1042) außerhalb der ringförmigen Nut (1011) befindet und an der Außenseite der Polklemme (101) umlaufend angeordnet ist, und wobei zwischen dem Außenring (1042) und einer äußeren Umfangsfläche der Polklemme (101) ein Spalt ausgebildet ist.
  4. Oberdeckelanordnung nach Anspruch 3, wobei in der Radialrichtung der Polklemme (101) gemessen, eine Abmessung des Spalts mit a bezeichnet wird und a im Wertebereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt, wobei eine Breite des Außenrings (1042) mit b bezeichnet wird und b im Wertebereich von 0,4 mm bis 1 mm liegt, und wobei eine Überlappungslänge zwischen dem Innenring (1041) und der Dichtung (11) mit c bezeichnet wird und c im Wertebereich von 0,8 mm bis 3 mm liegt.
  5. Oberdeckelanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Dichtung (11) ein erstes Dichtelement (102) und ein zweites Dichtelement (103) umfasst, wobei das erste Dichtelement (102) in Überlappverbindung mit dem Innenring (1041) steht, wobei mindestens eines von dem ersten Dichtelement (102) und dem zweiten Dichtelement (103) einen Biegeabschnitt (1031) aufweist, wobei das erste Dichtelement (102) und das zweite Dichtelement (103) durch den Biegeabschnitt (1031) aneinander anliegen, und wobei der Biegeabschnitt (1031) zwischen dem Nutgrund der ringförmigen Nut (1011) und dem Gehäuse (40) eingeklemmt ist.
  6. Oberdeckelanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Nutwand der ringförmigen Nut (1011) mit einer Begrenzungsausnehmung (10111) und der Innenring (1041) mit einem Begrenzungsvorsprung (10411) versehen ist, wobei der Innenring (1041) zwischen dem Gehäuse (40) und der Nutwand der ringförmigen Nut (1011) eingeklemmt ist, und wobei sich der Begrenzungsvorsprung (10411) in der Begrenzungsausnehmung (10111) befindet.
  7. Oberdeckelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiterhin einen Metalldruckring (105) umfasst, wobei der Metalldruckring (105) auf der Polklemme (101) aufgesetzt ist und sich in der ringförmigen Nut (1011) befindet, wobei der Metalldruckring (105) an der Dichtung (11) anliegt und sich auf einer dem Kunststoffteil (104) abgewandten Seite der Dichtung (11) befindet, und wobei das Gehäuse (40) die Dichtung (11) und den Metalldruckring (105) gegen die Nutwand der ringförmigen Nut (1011) drückt.
  8. Oberdeckelanordnung nach Anspruch 7, wobei der Metalldruckring (105) und die Polklemme (101) miteinander verschweißt sind.
  9. Oberdeckelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die weiterhin eine positive Stromsammelscheibe (107) und eine Innenisolierplatte (106) umfasst, wobei die positive Stromsammelscheibe (107) auf einer Zelle (30) der Batterie angeordnet ist, wobei die Polklemme (101) durch das Montageloch (401) geführt ist und somit gegen die positive Stromsammelscheibe (107) drückt, und wobei die Innenisolierplatte (106) zwischen der positiven Stromsammelscheibe (107) und der Innenwand des Gehäuses (40) eingeklemmt ist.
  10. Batteriestruktur, die eine Zelle (30), ein Gehäuse (40), eine Unterdeckelanordnung (20) und eine Oberdeckelanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, wobei sich die Zelle (30) innerhalb des Gehäuses (40) befindet und die Oberdeckelanordnung (10) und die Unterdeckelanordnung (20) jeweils auf den beiden Enden des Gehäuses (40) angeordnet sind.
  11. Batteriestruktur nach Anspruch 10, wobei die Unterdeckelanordnung (20) eine untere Abdeckplatte (201) und eine negative Stromsammelscheibe (202), die übereinander gestapelt sind, umfasst, wobei die Unterdeckelanordnung (20) mittels der negativen Stromsammelscheibe (202) an der Zelle (30) anliegt, und wobei die Unterdeckelanordnung (20) über die untere Abdeckplatte (201) mit dem Gehäuse (40) verbunden ist.
  12. Batteriestruktur nach Anspruch 11, wobei die untere Abdeckplatte (201) auf einer der negativen Stromsammelscheibe (202) zugewandten Seite mit einem hervorragenden ersten Vorsprung (2011) versehen ist und die negative Stromsammelscheibe (202) auf einer der unteren Abdeckplatte (201) zugewandten Seite mit einem hervorragenden zweiten Vorsprung (2021) versehen ist, wobei der erste Vorsprung (2011) und der zweite Vorsprung (2021) aneinander anliegen, und wobei der zweite Vorsprung (2021) dazu eingerichtet ist, einen Abstand zwischen der negativen Stromsammelscheibe (202) und der unteren Abdeckplatte (201) einzustellen.
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