DE102008050437A1 - Motor vehicle battery has two electrical energy storages that are switched parallely with cells, where electrical energy storages of each cell are connected to common pole in force fit manner with common current bar - Google Patents

Motor vehicle battery has two electrical energy storages that are switched parallely with cells, where electrical energy storages of each cell are connected to common pole in force fit manner with common current bar Download PDF

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Abstract

The motor vehicle battery has two electrical energy storages that are switched parallely with cells (5a,5b). The electrical energy storages of each cell are connected to a common pole in force fit manner with common current bar. The energy storages are connected to another common pole in force fit manner with another common current bar. An independent claim is included for a method for producing a motor vehicle battery.

Description

Der Gegenstand betrifft eine Kraftfahrzeugbatterie sowie ein Verfahren zum Herstellung einer solchen Kraftfahrzeugbatterie mit zumindest zwei zu einer ersten Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern, zumindest zwei zu einer zweiten Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern, wobei zumindest die erste und die zweite Zelle elektrisch seriell geschaltet sind.Of the Subject matter relates to a motor vehicle battery and a method for producing such a motor vehicle battery with at least two energy stores connected in parallel electrically to a first cell, at least two electrically parallel connected to a second cell Energy storage, wherein at least the first and the second cell are electrically connected in series.

Kraftfahrzeugbatterien kommt eine immer größere Bedeutung zu. So wächst die Anzahl der Komfortverbraucher in Kraftfahrzeugen ständig. Die Kraftfahrzeugbatterie wird nicht mehr lediglich für das Starten des Motors oder für das Betreiben des Lichtes des Fahrzeugs verwendet, sondern auch für das Betreiben von einer Vielzahl von Komfortverbrauchern, wie beispielsweise Klimaanlage, Navigationssysteme, Entertainmentsysteme, intelligente Fahrwerkssteuerungen, Sicherheitssystems und dergleichen. Die benötigte Ladung einer Batterie ist in den letzten Jahren stetig gestiegen. Nicht zur bei automobilen Anwendungen mit Verbrennungsmotor sind Kraftfahrzeugbatterien notwendig, sondern zwingend auch bei Elektrofahrzeugen oder Hybridenfahrzeugen. In diesen Fahrzeugen kommt der Batterie eine noch wichtigere Bedeutung zu, als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von Bleisäureakkumulatoren nicht mehr zeitgemäß ist. Diese Akkumulatoren sind zum Einen zu anfällig gegenüber Temperaturschwankungen und zum Anderen zu schwer. Außerdem sind die elektrischcen Kapazitäten dieser Akkumulatoren begrenzt. Als Ersatz für solche Bleisäurenbatterien kommen Kondensatoren, sogenannten Ultra-Caps in Betracht. Diese Kondensatoren weisen Kapazitäten von 1.500 F bei einer Spannung von 2,7 V DC auf. Die Ultra-Caps zeichnen sich durch kurze Ladezyklen und schnelle Abrufbarkeit der Ladungsträger aus. Neben den Ultra-Caps kommen als Ladungsträger und Energiespeicher Lithium-Ionen-Batterien (LiIon), Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Ca), Nickel-Metall-Hydritbatterien (NiMn), als auch Lithium-Poylmer-Batterien (LiPo) in Betracht. Problematisch bei den genannten Anwendungen ist jedoch, dass die Spannung der Energiespeicher zu niedrig ist, um ein Elektromotor in einem Hybridfahrzeug anzutreiben. Es ist notwendig, mehrere der Energiespeicher in Serie zu verschalten, um eine ausreichend hohe Spannung zu erreichen.Motor vehicle batteries is getting more and more important to. So grows the number of comfort consumers in motor vehicles constantly. The motor vehicle battery is no longer just for starting the engine or for used the driving of the light of the vehicle, but also for operating from a variety of comfort consumers, such as air conditioning, Navigation systems, entertainment systems, intelligent chassis controls, Security system and the like. The required charge of a battery has risen steadily in recent years. Not for automobiles Applications with internal combustion engine motor vehicle batteries are necessary but also mandatory for electric vehicles or hybrid vehicles. In these vehicles, the battery is even more important too, as in vehicles with internal combustion engine. In recent years It has been found that the use of lead acid accumulators is out of date. These accumulators For one thing, they are too vulnerable against temperature fluctuations and on the other hand too heavy. Furthermore are the electrical capacitances limited to these accumulators. As a substitute for such lead acid batteries come capacitors, so-called ultra-caps into consideration. These Capacitors have capacities of 1,500 F at a voltage of 2.7 V DC. The ultra-caps are characterized by short charging cycles and fast accessibility of the charge carrier out. In addition to the ultra-caps come as a carrier and energy storage lithium-ion batteries (LiIon), nickel-cadmium batteries (Ni-Ca), Nickel-Metal-Hydritbatterien (NiMn), as well as Lithium-Poylmer-Batteries (LiPo) into consideration. Problematic with the mentioned applications is, however, that the voltage of the energy storage is too low, to drive an electric motor in a hybrid vehicle. It is necessary to interconnect several of the energy storage devices in series, to achieve a sufficiently high voltage.

Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugbatterie zur Verfügung zu stellen, welche einfach herstellbar ist, ein geringes Gewicht aufweist und geringe Verlustleistung hat und dabei gleichzeitig skalierbar ist.Out For this reason, the object was the object of a motor vehicle battery to disposal to provide, which is easy to produce, a low weight and has low power dissipation while doing so is scalable.

Diese Aufgabe wird gemäß eines Gegenstandes dadurch gelöst, dass die elektrisch parallel geschalteten Energiespeicher jeder Zelle an einem jeweils ersten gemeinsamen ihrer Pole zumindest kraftschlüssig jeweils mit einer ersten gemeinsamen Stromschiene verbunden sind, die elektrisch parallel geschalteten Energiespeicher an einem jeweils zweiten gemeinsamen ihrer Pole zumindest kraftschlüssig mit einer zweiten gemeinsamen Stromschiene verbunden sind, und die zweite gemeinsame Stromschiene die zumindest zwei Zellen zumindest kraftschlüssig mit entgegengesetzten Polaritäten verbindet.These Task is done according to a Solved by that the electrically parallel connected energy storage each Cell at a respective first common of their poles at least frictionally respectively are connected to a first common busbar that electrically connected in parallel energy storage at a respective second common their poles at least non-positively are connected to a second common busbar, and the second common busbar the at least two cells at least force fit with opposite polarities combines.

Es ist erkannt worden, dass es zum Einen notwendig ist, mehrere Energiespeicher parallel miteinander zu verschalten, um eine ausreichend hohe Kapazität zu erreichen. Zum Anderen ist erkannt worden, dass die notwendige Ausgangsspannung nur dadurch erreicht werden kann, wenn mehrere Energiespeicher in Serie verschaltet sind. Zusätzlich ist erkannt worden, dass dies durch die Verwendung von Stromschienen, insbesondere von Flachteilen und Flachleitern, welche entlang einer Ebene mit den jeweiligen Polen der Energiespeicher verbunden sind, gelöst werden kann.It It has been recognized that, on the one hand, it is necessary to have multiple energy stores interconnect in parallel to achieve a sufficiently high capacity. On the other hand, it has been recognized that the necessary output voltage can only be achieved if multiple energy storage in Series are interconnected. additionally It has been recognized that this can be achieved by the use of busbars, in particular of flat parts and flat conductors, which along a Level are connected to the respective poles of energy storage, solved can be.

Mit Hilfe der gegenständlichen Kraftfahrzeugbatterie ist es möglich, mehrere Energiespeicher in einer Zelle elektrisch miteinander zu verbinden. Dies geschieht gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels durch ein kraftschlüssiges Verbinden der Stromschiene mit den jeweiligen Polen der Energiespeicher. Jede Zelle besteht somit aus zumindest zwei Energiespeichern, welche parallel miteinander durch zwei Stromschienen verbunden sind. Eine dieser Stromschienen kann so geformt sein, dass sie nicht nur die Energiespeicher der ersten Zelle miteinander an einem ihrer Pole verbindet, sondern gleichfalls die Energiespeicher einer zweiten Zelle. Somit sind mit einer Stromschiene jeweils Energiespeicher von zwei Zellen verbunden dann jedoch gegenpolig. Durch diese zweite gemeinsame Stromschiene wird ein serielles Verschalten der Energiespeicher ermöglicht. Die Energiespeicher sind dabei jeweils kraftschlüssig mit den Stromschienen verbunden.With Help of the objective Motor vehicle battery it is possible several energy storage in a cell to each other electrically connect. This happens according to a advantageous embodiment by a non-positive Connecting the busbar to the respective poles of the energy storage. Each cell thus consists of at least two energy stores, which are connected in parallel with each other by two bus bars. A This busbars can be shaped so that they are not just the Energy storage of the first cell together at one of their poles but also the energy storage of a second cell. Thus, each energy storage of two with a power rail Cells then connected but opposite polarity. Through this second common busbar a serial connection of the energy storage is enabled. The energy storage are each frictionally connected to the busbars.

Eine Skalierbarkeit ist dadurch gewährleistet, dass mehrere zweite Stromschienen vorgesehen sind. Diese können jeweils zwei Zellen in abwechselnden Polaritäten jeweils zwei Zellen elektrisch miteinander verbinden, so dass sich eine Reihenschaltung von mehreren Zellen ergibt. Mehrere Zellen können mittels der Stromschienen somit gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels zu einem Energieblock zusammengeschaltet werden. Ein jeder Energieblock weist somit mehrere parallel verschaltete Energiespeicher pro Zelle mit mehreren Zellen auf. Durch die Schaffung von Energieblocks ist es möglich, verschiene Teilspannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen. Ein Energieblock kann beispielsweise Ausgangsspannungen mit einem vielfachen von 3,6 V oder 4,8 V haben. Durch das Verschalten von mehreren Energieblocks miteinander ist es möglich, die Ausgangsspannung als ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgangspannung eines Energieblocks zu gestalten. Außerdem können die Energieblocks parallel verschaltet werden, was dazu führt, dass die Kapazität der Kraftfahrzeugbatterie in dem Maße skalierbar ist, in dem mehrere Energieblocks parallel verschaltet werden.Scalability is ensured by the fact that several second bus bars are provided. These can each electrically connect two cells in alternating polarities, two cells each, so that a series connection of several cells results. Several cells can thus be interconnected by means of the busbars according to an advantageous embodiment of an energy block. Each energy block thus has several energy stores connected in parallel per cell with a plurality of cells. By creating energy blocks, it is possible to provide various partial voltage as output voltage. An energy block can For example, output voltages at a multiple of 3.6V or 4.8V. By interconnecting several energy blocks with each other, it is possible to design the output voltage as an integer multiple of the output voltage of an energy block. In addition, the energy blocks can be connected in parallel, with the result that the capacity of the motor vehicle battery is scalable to the extent that several energy blocks are connected in parallel.

Eine gute Handhabbarkeit im Herstellungsprozess kann dadurch gewährleistet sein, dass jeder Energieblock in einem Gehäuse verkapselt ist. Somit lassen sich beim Herstellungsprozess die Gehäuse beliebig miteinander kombinieren, um die gewünschte Kapazität als auch die gewünschte Ausgangsspannung durch paralleles und serielles Verschalten der Energieblocks zu erhalten. Ein Energieblock kann beispielsweise aus vier geschalteten Zellen bestehen, wobei jede Zelle aus zumindest sieben parallel geschalteten Energiespeichern gebildet ist.A Good handling in the manufacturing process can be ensured be that each energy block is encapsulated in a housing. Thus let in the manufacturing process the housings combine arbitrarily, to the desired capacity as well as the desired Output voltage through parallel and serial connection of the To get energy block. An energy block can, for example consist of four switched cells, each cell consisting of at least seven parallel energy storage is formed.

Die Verschaltung der Energieblocks zu einer Kraftfahrzeugbatterie ist automatisiert besonders dann einfach, wenn zumindest die erste Stromschiene mit Anschlussenden aus dem Gehäuse ragen. Vorteilhaft ist es, wenn die ersten Stromschienen, die jeweils nur mit Energiespeichern einer Zelle verbunden sind, in einer Ebene angeordnet sind und in dieser Ebene aus dem Gehäuse herausragen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn pro Energieblock ein ganzzahliges Vielfaches von zwei Zellen verbaut wird. Bei zwei Zellen wird beispielsweise eine zweite Stromschiene und zwei erste Stromschienen verwendet. Bei vier Zellen werden diese mittels drei zweiter Stromschienen verbunden und ein äußerer Anschluss ist über zwei erste Stromschienen, welche in einer Ebene angeordnet sind, möglich.The Interconnection of the energy block to a motor vehicle battery is Automates especially easy if at least the first busbar with connection ends from the housing protrude. It is advantageous if the first busbars, respectively only connected to energy stores of a cell, in a plane are arranged and protrude from the housing in this plane. This is for example then the case, if per energy block an integer multiple is installed by two cells. For example, if there are two cells a second busbar and two first busbars used. For four cells, these are made by means of three second busbars connected and an external connection is over two first busbars, which are arranged in one plane, possible.

Eine Skalierbarkeit ist, wie zuvor erwähnt, gegeben, wenn mehrere Energieblocks elektrisch miteinander verbunden werden. Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass die Anschlussenden der Stromschienen eines ersten Energieblocks zumindest kraftschlüssig mit Anschlussenden der Stromschiene eines zweiten Energieblocks elektrisch in Serie verbunden sind. Ebenfalls möglich ist eine elektrisch parallele Verbindung. Sind die Schienen elektrisch in Serie verbunden, so ergibt sich die Ausgangsspannung als ein Vielfaches der Ausgangsspannungen der einzelnen Energieblocks abhängig von der Anzahl der miteinander verbundenen Energieblocks. Sind die Stromschienen in einer Ebene zueinander angeordnet, kann eine leichte Kontaktierung der Anschlussenden automatisch erfolgen, beispielsweise ebenfalls mit einem Flachteil oder Flachleiter.A Scalability, as previously mentioned, is given when multiple Energy block are electrically connected. According to one advantageous embodiment It is proposed that the terminal ends of the busbars of a first Energieblocks at least non-positively with connection ends of the Power rail of a second power block electrically connected in series are. Also possible is an electrically parallel connection. Are the rails electric? connected in series, the output voltage is a multiple the output voltages of each energy block depends on the number of interconnected energy blocks. Are the busbars arranged in a plane to each other, can be a light contact the connection ends automatically, for example, also with a flat part or flat conductor.

Eine leichte Montage und Demontage, beispielsweise beim Austausch von defekten Energiespeichern ist beispielsweise dann möglich, wenn die Stromschienen lösbar mit den Energiespeichern verbunden sind. Beispielsweise sind dies Pressverbindungen in der Art eines Druckknopfes, mit welchen die Stromschienen an den Energiespeichern angeordnet werden.A easy assembly and disassembly, for example when replacing defective energy storage, for example, is possible if the busbars detachable connected to the energy storage. For example, these are Press connections in the manner of a push button, with which the Busbars are arranged on the energy storage.

Eine besonders hohe Haltbarkeit und einfache Herstellbarkeit sowie geringe Kosten entstehen dann, wenn die Stromschienen stoffschlüssig mit den Energiespeichern verbunden sind. Bei der stoffschlüssigen Verbindung ist insbesondere der Übergangswiderstand zwischen Stromschiene und Energiespeicher gering. Die Übergangswiderstände zwischen den Stromschienen und den Energiespeichern, als auch zwischen den Stromschienen untereinander bei Verschaltung mehrerer Elektroblocks zueinander hat eine wesentliche Bedeutung. Die Verlustleistung in der Kraftfahrzeugbatterie muss so gering wie möglich gehalten werden. Je geringer der Übergangswiderstand ist, desto geringer die Verlustleistung und somit die Wärmeentwicklung innerhalb eines Energieblocks.A particularly high durability and ease of manufacture and low Costs arise when the busbars cohesively with are connected to the energy storage. In the cohesive connection is in particular the contact resistance between busbar and energy storage low. The contact resistance between the busbars and the energy storage, as well as between the Busbars with each other when interconnecting several electroblocks to each other has a significant meaning. The power loss in the motor vehicle battery must be as low as possible being held. The lower the contact resistance, the better less the power loss and thus the heat development within one Energy block.

Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Stromschienen und Energiespeichern lässt sich beispielsweise durch Schweißen oder Löten herstellen. Beim Schweißen können die Stromschienen beispielsweise mittels Reibschweißen oder Ultraschallschweißen an den Polenden der Energiespeicher angeordnet werden. Auch ist es möglich, mehrere Stromschienen gleichzeitig mittels geeigneter Werkzeuge stoffschlüssig mit den Polenden der Energiespeicher zu verbinden. Beispielsweise ist es möglich, einen Block von mehreren in Serie als auch parallel zu verschaltenden Energiespeichern gleichzeitig einem Werkzeug mit mehreren ersten und zweiten Stromschienen zuzuführen und beispielsweise mittels Multi-Orbital-Reibschweißen stoffschlüssig mit den Schienen zu verbinden.A cohesive Connection between busbars and energy storage can be for example by welding or soldering produce. When welding can the busbars, for example by means of friction welding or ultrasonic welding be arranged at the pole ends of the energy storage. Also is it is possible several busbars at the same time by means of suitable tools cohesively to connect with the pole ends of the energy storage. For example is it possible to have one Block of several in series as well as parallel to interconnect Energy saving at the same time a tool with several first and supply second busbars and for example by means of multi-orbital friction welding cohesively with the Connecting rails.

Eine solche Palettenfertigung ermöglicht es, besonders kostengünstig die Kraftfahrzeugbatterie herzustellen.A enables such pallet production it, especially inexpensive to produce the motor vehicle battery.

Die Energiespeicher können Akkumulatoren oder Kapazitäten sein. Beispielsweise können Kondensatoren mit Kapazitäten von über 1.000 Farat verwendet werden. Auch ist es möglich, LiIon, NiCa, NiMh oder LiPo Batterien zu verwenden.The Energy storage can Accumulators or capacities be. For example, you can Capacitors with capacities from above 1,000 Farat be used. Also, it is possible LiIon, NiCa, NiMh or LiPo batteries to use.

Um Leistungsfähigkeit einer Kraftfahrzeugbatterie sowohl im Hinblick auf die Leistungsdichten als auch auf die Energiedichten zu optimieren, wird vorgeschlagen, dass eine erste Zelle eines Energieblocks aus Akkumulatoren gebildet ist und dass eine zweite Zelle eines Energieblocks aus Kapazitäten gebildet ist. Die Verwendung von Kapazitäten ermöglicht eine hohe Leistungsdichte bei einem hohen Strom. Die Verwendung von Akkumulatoren ermöglicht eine hohe Energiedichte. Durch die Kombination von Kapazitäten und Akkumulatoren innerhalb eines Energieblocks können anwendungsbezogene Leistungsanforderungen erfüllt werden.In order to optimize the performance of a motor vehicle battery both in terms of power densities and energy densities, it is proposed that a first cell of an energy block is formed from accumulators and that a second cell of an energy block is formed from capacitances. The use of capacities allows a high power density at a high Electricity. The use of accumulators allows a high energy density. By combining capacities and accumulators within an energy block, application-related performance requirements can be met.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass die zweite Stromschiene zumindest zwei elektrisch miteinander verbundene, im Wesentlichen parallel beabstanden zueinander angeordnete Leiterschienen aufweist, wobei eine erste Leiterschiene mit dem Energiespeicher der ersten Zelle elektrisch verbunden ist und eine zweite Leiterschiene mit den Energiespeichern der zweiten Zelle elektrisch verbunden ist. Die Leiterschienen können nebeneinander in einer Ebene als Flachteile angeordnet sein. Über Stege können diese elektrisch miteinander verbunden sein. Jede der Leiterschienen ermöglicht eine Kontaktierung mit den jeweiligen Energiespeichern einer Zelle.According to one advantageous embodiment It is proposed that the second busbar at least two electrically interconnected, substantially parallel spaced comprises mutually arranged conductor rails, wherein a first Conductor rail with the energy storage of the first cell electrically is connected and a second conductor rail with the energy storage the second cell is electrically connected. The conductor rails can side by side be arranged in a plane as flat parts. About webs, these can electrically with each other be connected. Each of the conductor rails allows contacting with the respective energy storage of a cell.

Sowohl beim Lade- als auch beim Endladevorgang fließen hohe Ströme in den Energiespeichern. Diese verursachen Verlustwärme, welche abgeführt werden muss. Um ein Überhitzen der Energiespeicher zu verhindern, insbesondere bei der Verwendung von Akkumulatoren, welche teilweise wärmeempfindlich sind, wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mit die Zwischenräume zwischen den Energiespeichern im Wesentlichen ausfüllenden Wärmeleitmittel gefüllt ist. Hierbei ist beispielsweise die Verwendung von Leitpaste denkbar. Die Zwischenräume können beispielsweise mit Leitpaste ausgeschäumt sein.Either during charging as well as during the discharge high currents flow into the Energy storage. These cause heat loss, which are dissipated got to. To overheat to prevent the energy storage, especially in use of accumulators which are partly sensitive to heat, it is proposed that the case with the gaps essentially filling between the energy stores Thermal interface filled is. Here, for example, the use of conductive paste is conceivable. The gaps can be foamed, for example, with conductive paste.

Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend stoffschlüssiges Verbinden von zumindest zwei zu einer ersten Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern an einem jeweils ersten gemeinsamen ihrer Pole mit einer ersten gemeinsamen Stromschiene, stoffschlüssiges Verbinden von zumindest zwei zu einer zweiten Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern an einem jeweils zweiten gemeinsamen ihrer Pole mit einer zweiten gemeinsamen Stromschiene, wobei die zumindest zwei Zellen zumindest kraftschlüssig mit entgegengesetzten Polaritäten durch die zweite Stromschiene verbunden werden.One A further subject matter is a method for producing a motor vehicle battery. in particular according to one of the preceding claims, comprising cohesive bonding of at least two to a first cell electrically connected in parallel Energy stores at a respective first common of their poles with a first common busbar, integral connection from at least two to a second cell electrically connected in parallel Energy stores at a respective second common of their poles with a second common busbar, wherein the at least two Cells at least positively with opposite polarities be connected by the second busbar.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert.following the object is explained in more detail with reference to drawings showing an exemplary embodiments.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine Ansicht eines Energieblocks mit vier Zellen; 1 a view of an energy block with four cells;

2 ein elektrisches Ersatzschaltbild zweier verschalteter Elektroblöcke; 2 an electrical equivalent circuit diagram of two interconnected electric blocks;

3 ein Ablaufdiagramm eines gegenständlichen Herstellungsverfahrens 3 a flowchart of a subject manufacturing process

1 zeigt einen Elektroblock 2 einer Batterie mit Energiespeichern 4, ersten Stromschienen 6 und 8, einem Gehäuse 10 und Anschlussenden 12. 1 shows an electroblock 2 a battery with energy storage 4 , first busbars 6 and 8th , a housing 10 and connecting ends 12 ,

Die Energiespeicher 4 können beispielsweise Batterien oder Kondensatoren sein. Für die Verwendung von Batterien eignen sich beispielsweise LiIon, NiCa, NiMn, LiPo-Batterien oder dergleichen. Für die Kondensatoren eignen sind beispielsweise sogenannte Ultra-Caps, mit Kapazitäten von über 1.000 Farat bei Ladespannungen von 2,6 V und mehr. Zu erkennen ist, dass die Energiespeicher 4a über die erste Stromschiene 6 entlang ihres Minuspoles miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann kraftschlüssig als auch stoffschlüssig sein. Beispielsweise können die Stromschienen 6 und 8 Flachleiter sein, beispielsweise aus Aluminium, welche mit einem Reibschweißverfahren mit den Polen der Energiespeicher 4 intermetallisch verbunden sind. Die jeweiligen Pluspole der Energiespeicher 4a sind über die zweite Stromschiene 8b stoffschlüssig miteinander verbunden. Die zweite Stromschiene 8b weist zwei Leiterschienen auf, wie das auch bei der zweiten Stromschiene 8a zu erkennen ist. Diese beiden Leiterschienen sind über Querstege elektrisch miteinander verbunden. Die beiden Leiterschienen der zweiten Stromschienen 8 dienen zur Verbindung von jeweils zwei Zellen. Eine Zelle ist durch eine Mehrzahl von an jeweils einem gemeinsamen Pol elektrisch miteinander verbundenen Energiespeichern zu verstehen.The energy storage 4 may be batteries or capacitors, for example. For the use of batteries are, for example LiIon, NiCa, NiMn, LiPo batteries or the like. For the capacitors are, for example, so-called ultra-caps, with capacities of over 1,000 Farat at charging voltages of 2.6 V and more. It can be seen that the energy storage 4a over the first busbar 6 along their Minuspoles are interconnected. This connection can be non-positive as well as cohesive. For example, the busbars 6 and 8th Be flat conductor, for example made of aluminum, which with a friction welding process with the poles of energy storage 4 intermetallically connected. The respective positive poles of energy storage 4a are over the second busbar 8b cohesively connected to each other. The second busbar 8b has two busbars, as with the second busbar 8a can be seen. These two conductor rails are electrically connected to each other via transverse webs. The two conductor rails of the second busbars 8th serve to connect two cells each. A cell is to be understood as meaning a plurality of energy stores electrically connected to one another in each case at a common pole.

Die zweite Stromschiene 8b verbindet die erste Zelle, gebildet aus den Energiespeichern 4a und der Stromschiene 6a mit der zweiten Zelle gebildet aus den Energiespeichern 4b. Die zweite Zelle ist über die zweite Stromschiene 8a mit der dritten Zelle gebildet aus den Energiespeichern 4c elektrisch verbunden. Die vierte Zelle gebildet aus den Energiespeichern 4d und der ersten Stromschiene 6b ist über die zweite Stromschiene 8c mit der dritten Zelle verbunden.The second busbar 8b connects the first cell, formed from the energy storage 4a and the busbar 6a with the second cell formed from the energy storage 4b , The second cell is over the second busbar 8a formed with the third cell from the energy storage 4c electrically connected. The fourth cell formed from the energy stores 4d and the first busbar 6b is over the second busbar 8c connected to the third cell.

Die zweiten Stromschienen 8 verbinden jeweils die Zellen gegenpolig. Das heißt, dass die Stromschiene 8b den Pluspol der Energiespeicher 4a mit dem Minuspol der Energiespeicher 4b verbindet. Die zweite Stromschiene 8a verbindet die Pluspole der Energiespeicher 4b mit den Minuspolen der Energiespeicher 4c. Die zweite Stromschiene 8c verbindet die Pluspole der Energiespeicher 4c mit den Minuspolen der Energiespeicher 4d und die erste Stromschiene 6b verbindet die Energiespeicher 4d an ihren Pluspolen miteinander. Der gezeigte Aufbau besteht aus vier Zellen zu jeweils acht Energiespeichern. Andere Konfigurationen mit mehr oder weniger Zellen als auch mehr oder weniger Energiespeicher pro Zelle sind möglich. Die ersten Stromschienen 6a und 6b sind an ihren Anschlussenden 12a und 12b von außen kontaktierbar. Die Anschlussenden 12 ragen aus dem Gehäuse 10 heraus. In dem Gehäuse 10 können die Zwischenräume zwischen den Energiespeichern 4 mittels Wärmeleitmittel gefüllt sein.The second busbars 8th each connect the cells against each other. That is, the power rail 8b the positive pole of energy storage 4a with the negative pole of energy storage 4b combines. The second busbar 8a connects the positive poles of energy storage 4b with the negative poles of energy storage 4c , The second busbar 8c connects the positive poles of energy storage 4c with the negative poles of energy storage 4d and the first busbar 6b connects the energy storage 4d at their positive poles with each other. The construction shown consists of four cells with eight energy storage units each. Other configurations with more or fewer cells as well as more or less energy storage per cell are possible. The first busbars 6a and 6b are at their connection ends 12a and 12b contacted from the outside. The connection ends 12 stick out of the case 10 out. In the case 10 can the spaces between the energy stores 4 be filled by means of heat conduction.

Die verwendeten Energiespeicher, beispielsweise die oben genannten Batterien als auch Kondensatoren zeichnen sich durch eine gute Kaltstartfähigkeit aus. Selbst bei 20% Ladungszustand (SOC) liefern die Energiespeicher noch ausreichend Energie zum Starten eines Verbrennungsmotors. Die verwendeten Energiespeicher, insbesondere die Verwendung von Kondensatoren ist dann vorteilhaft, wenn hohe Schwankungen im Ladestrom auftreten. Dies kann beispielsweise bei der Energierückgewinnung in Fahrzeugen der Fall sein. Herkömmliche Bleisäurebatterien sind für solche Ladungs- und Spannungsschwankungen nicht ausgelegt und altern unter diesen Bedingungen schnell. Nicht so die verwendeten Energiespeicher gemäß des Gegenstandes.The used energy storage, such as the above batteries as well as capacitors are characterized by a good cold-start capability out. Even at 20% state of charge (SOC) supply the energy storage still enough energy to start an internal combustion engine. The used energy storage, in particular the use of capacitors is advantageous when high fluctuations in the charging current occur. This For example, in energy recovery in vehicles of Be a case. Conventional lead-acid batteries are for such charge and voltage fluctuations are not designed and age under these conditions quickly. Not so the energy storage used according to the subject.

Mit Hilfe des gezeigten Aufbaus können mehrere Elektroblöcke 2, gebildet aus einer Mehrzahl von Zellen, miteinander verbunden werden. Werden die Elektroblöcke 2 seriell miteinander verbunden, lässt sich die Spannung des Gesamtaufbaus einstellen. Die Spannung ist immer ein ganzzahliges Vielfaches der Spannungen der einzelnen Elektroblöcke 2. Werden die Elektroblöcke 2 parallel verschaltet, so kann die Ladungskapazität erhöht werden.With the help of the construction shown, several electric blocks 2 , formed from a plurality of cells, are interconnected. Be the electric blocks 2 Connected in series, the voltage of the overall structure can be adjusted. The voltage is always an integer multiple of the voltages of the individual electric blocks 2 , Be the electric blocks 2 connected in parallel, the charge capacity can be increased.

2 zeigt eine Kraftfahrzeugbatterie 11 gebildet aus zwei Elektroblöcken 2. Der Elektroblock 2a besteht aus den Zellen 5a und 5b. Die Zellen 5a und 5b sind gebildet durch die parallel miteinander verschalteten Kondensatoren 4. Am Pluspol sind die Kondensatoren 4 über eine erste Stromschiene 6b miteinander verbunden. Am Minuspol sind die Kondensatoren 4 der ersten Zelle 5a über die zweite Stromschiene 8a miteinander verbunden. Die zweite Zelle 5b ist ebenfalls mit der zweiten Stromschiene 8a verbunden. Die zweite Stromschiene 8a verbindet in der zweiten Zelle 5b die Kondensatoren 4 auf deren Plusseite. Eine weitere Stromschiene 6b verbindet die Kondensatoren 4 der Zelle 5b mit ihren Minuspolen. Die ersten Stromschienen 6a und 6b sind aus den Elektroblöcken 2a herausgeführt. Zu erkennen ist, dass der zweite Elektroblock 2b symmetrisch hierzu aufgebaut ist. Auch hier sind die Kondensatoren 4c über eine erste Stromschiene 6a miteinander verbunden. Die Zellen 5c und 5d sind über eine zweite Stromschiene 8a miteinander verbunden. In der Zelle 5d sind als Energiespeicher nicht Kondensatoren sondern Batterien 4d verwendet worden. Diese sind über die zweite Stromschiene 8a plusseitig miteinander verbunden und über die erste Stromschiene 6b minusseitig. Die Stromschienen 6a sind miteinander verbunden und die Stromschienen 6b sind ebenfalls miteinander verbunden. An den Abgriffen ergibt sich somit die Summenspannung der Energiespeicher 4a und 4b bzw. 4c und 4d. 2 shows a motor vehicle battery 11 formed from two electroblocks 2 , The electroblock 2a consists of the cells 5a and 5b , The cells 5a and 5b are formed by the capacitors connected in parallel with each other 4 , At the positive pole are the capacitors 4 via a first busbar 6b connected with each other. At the negative pole are the capacitors 4 the first cell 5a over the second busbar 8a connected with each other. The second cell 5b is also with the second busbar 8a connected. The second busbar 8a connects in the second cell 5b the capacitors 4 on their plus side. Another busbar 6b connects the capacitors 4 the cell 5b with their negative poles. The first busbars 6a and 6b are from the electro blocks 2a led out. It can be seen that the second electroblock 2 B is constructed symmetrically thereto. Again, the capacitors 4c via a first busbar 6a connected with each other. The cells 5c and 5d are via a second busbar 8a connected with each other. In the cell 5d are energy storage not capacitors but batteries 4d used. These are over the second busbar 8a connected on the plus side and via the first busbar 6b minus other. The busbars 6a are interconnected and the busbars 6b are also connected. At the taps thus results in the sum voltage of the energy storage 4a and 4b respectively. 4c and 4d ,

3 zeigt ein Herstellungsverfahren. In einem ersten Schritt 20 werden die Energiespeicher 4 mittels eines geeigneten Werkzeugs in der in 1 dargestellten Anordnung zueinander aus einer Palette gegriffen. Anschließend werden in einem weiteren Schritt 22 mittels eines Multi-Orbital-Reibschweißverfahrens gleichzeitig die Stromschienen 6a, 8a und 6b aufgebracht. Die Stromschienen 6, 8 werden stoffschlüssig mit den Polenden der Energiespeicher 4 verbunden. In einem anschließenden Schritt 24 wird das gesamte Paket um 180° gewendet und mittels eines Multi-Orbital-Reibschweißverfahrens werden die zweiten Stromschienen 8b und 8c mit den Anschlusspolen der Energiespeicher stoffschlüssig verbunden. 3 shows a manufacturing process. In a first step 20 become the energy storage 4 by means of a suitable tool in the in 1 shown arrangement of each other from a range used. Subsequently, in a further step 22 at the same time the busbars by means of a multi-orbital friction welding process 6a . 8a and 6b applied. The busbars 6 . 8th be cohesively with the pole ends of the energy storage 4 connected. In a subsequent step 24 The entire package is turned through 180 ° and using a multi-orbital friction welding process, the second busbars 8b and 8c connected to the terminal poles of the energy storage cohesively.

Anschließend wird in einem Schritt 26 der so gebildete Energieblock in ein Gehäuse 10 eingefügt. Abschließend (28) wird das Gehäuse 10 mit einer Wärmeleitmasse befüllt, so dass die Zwischenräume zwischen den Energiespeichern 4 eine höhere Wärmleitfähigkeit aufweisen, um widerstandsfähiger gegenüber Temperaturschwankungen innerhalb der Energiespeicher 4 zu sein.Subsequently, in one step 26 the so formed energy block in a housing 10 inserted. Finally ( 28 ) becomes the case 10 filled with a thermal compound, so that the spaces between the energy storage 4 have a higher thermal conductivity to be more resistant to temperature fluctuations within the energy storage 4 to be.

Claims (13)

Kraftfahrzeugbatterie mit – zumindest zwei zu einer ersten Zelle (5a) elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern (4), – zumindest zwei zu einer zweiten Zelle (5b) elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern (4), – wobei zumindest die erste und die zweite Zelle (5a) elektrisch seriell geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass die elektrisch parallel geschalteten Energiespeicher (4) jeder Zelle (5) an einem jeweils ersten gemeinsamen ihrer Pole zumindest kraftschlüssig jeweils mit einer ersten gemeinsamen Stromschiene (6, 8) verbunden sind, – dass die elektrisch parallel geschalteten Energiespeicher (4) an einem jeweils zweiten gemeinsamen ihrer Pole zumindest kraftschlüssig mit einer zweiten gemeinsamen Stromschiene (6, 8) verbunden sind, und – dass die zweite gemeinsame Stromschiene (8) die zumindest zwei Zellen zumindest kraftschlüssig mit entgegengesetzten Polaritäten verbindet.Motor vehicle battery with - at least two to a first cell ( 5a ) electrically parallel energy storage devices ( 4 ), - at least two to a second cell ( 5b ) electrically parallel energy storage devices ( 4 ), - at least the first and the second cell ( 5a ) are electrically connected in series, characterized in that - the electrically parallel connected energy storage ( 4 ) of each cell ( 5 ) at a respective first common pole of their at least non-positively in each case with a first common busbar ( 6 . 8th ), - that the electrically parallel connected energy storage ( 4 ) at a respective second common pole of their at least non-positively connected to a second common busbar ( 6 . 8th ), and - that the second common busbar ( 8th ) connects the at least two cells at least non-positively with opposite polarities. Kraftfahrzeugbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energieblock (2) aus zumindest zwei Zellen (5) gebildet ist.Motor vehicle battery according to claim 1, since characterized in that an energy block ( 2 ) from at least two cells ( 5 ) is formed. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energieblock (2) in einem Gehäuse (10) verkapselt ist.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that an energy block ( 2 ) in a housing ( 10 ) is encapsulated. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die ersten Stromschienen (6) mit Anschlussenden (12) aus dem Gehäuse (10) ragen.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that at least the first busbars ( 6 ) with connection ends ( 12 ) out of the housing ( 10 ) protrude. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussenden (12) der Stromschienen (6) eines ersten Energieblocks (2) zumindest kraftschlüssig mit Anschlussenden (12) der Stromschienen (6) eines zweiten Energieblocks (2) elektrisch in Serie verbunden sind.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the connection ends ( 12 ) of the busbars ( 6 ) of a first energy block ( 2 ) at least non-positively with connection ends ( 12 ) of the busbars ( 6 ) of a second energy block ( 2 ) are electrically connected in series. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (6, 8) lösbar mit den Energiespeichern (4) verbunden sind.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the busbars ( 6 . 8th ) detachable with the energy storage ( 4 ) are connected. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (6, 8) stoffschlüssig mit den Energiespeichern (4) verbunden sind.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the busbars ( 6 . 8th ) cohesively with the energy storage ( 4 ) are connected. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (6, 8) mittels Schweißen stoffschlüssig mit den Stromschienen verbunden sind.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the busbars ( 6 . 8th ) are connected by welding material fit with the busbars. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicher (4) Akkumulatoren oder Kapazitäten sind.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage ( 4 ) Accumulators or capacities are. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zelle (5) eines Energieblocks (2) aus Akkumulatoren gebildet ist und dass eine zweite Zelle (5) eines Energieblocks (2) aus Kapazitäten gebildet ist.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that a first cell ( 5 ) of an energy block ( 2 ) is formed from accumulators and that a second cell ( 5 ) of an energy block ( 2 ) is formed from capacities. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromschiene (8) zumindest zwei elektrisch miteinander verbundene, im wesentlichen parallel beabstandet zueinander angeordnete Leiterschienen aufweist, wobei eine erste Leiterschiene mit den Energiespeichern (4) der ersten Zelle elektrisch verbunden ist und eine zweite Leiterschiene mit den Energiespeichern (4) der zweiten Zelle elektrisch verbunden ist.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the second busbar ( 8th ) has at least two electrically interconnected, substantially parallel spaced apart conductor rails, wherein a first conductor rail with the energy storage ( 4 ) of the first cell is electrically connected and a second conductor rail with the energy storage ( 4 ) of the second cell is electrically connected. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) mit die Zwischenräume zwischen den Energiespeichern im Wesentlichen ausfüllende Wärmeleitmittel gefüllt ist.Motor vehicle battery according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 10 ) is filled with the spaces between the energy storage substantially filling heat conduction. Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend: – stoffschlüssiges Verbinden von zumindest zwei zu einer ersten Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern an einem jeweils ersten gemeinsamen ihrer Pole mit einer ersten gemeinsamen Stromschiene, – stoffschlüssiges Verbinden von zumindest zwei zu einer zweite Zelle elektrisch parallel geschalteten Energiespeichern an einem jeweils zweiten gemeinsamen ihrer Pole mit einer zweiten gemeinsamen Stromschiene, wobei – die zumindest zwei Zellen zumindest kraftschlüssig mit entgegengesetzten Polaritäten durch die zweite Stromschiene verbunden werden.Method for producing a motor vehicle battery in particular according to one of the preceding claims, comprising: - cohesive bonding of at least two to a first cell electrically connected in parallel Energy stores at a respective first common of their poles with a first common busbar, - Material connection of at least two to a second cell electrically connected in parallel energy storage at a respective second common of their poles with a second common busbar, being - the at least two cells at least non-positively with opposite polarities be connected by the second busbar.
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