DE102008059970A1

DE102008059970A1 - Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102008059970A1
Application number: DE102008059970A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Kaufmann; Arnold Dr.-Ing. Lamm; Jens Dr.-Ing. Meintschel; Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: DE102008059970B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (11), insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer Mehrzahl von Einzelzellen (8) und einer polseitig auf den Einzelzellen (8) angeordneten Zellverbinderplatine (1), die an ihrer Oberseite mit Zellverbindern (2) versehen ist, wodurch die Einzelzellen (8) seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet sind.
Erfindungsgemäß sind flexible Zellverbinder (2) auf einer starren Zellverbinderplatine (1) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in DE 10 2007 017 018 A1 beschrieben, eine Überbrückung defekter Zellen bei Batterien mit mehreren Zellen bekannt. Zum Überbrücken der Zelle im Falle eines sich in der Zelle aufbauenden Überdrucks wird eine Zellüberbrückungseinrichtung vorgeschlagen, die bewegliche schaltbare elektrische Kontaktelemente umfasst, die von einem ersten in einen zweiten Schaltzustand geschaltet werden können.
In DE 101 34 143 A1 wird ein System zur Verschaltung von Schwachstromkomponenten mit Zellen in Hochleistungsstromquellen beschrieben. Eine Hochleistungsstromquelle umfasst eine Mehrzahl von Zellen, deren Elektroden über Zellverbinder elektrisch verbunden sind. Eine Platine, die mit den einzelnen Zellen der Hochleistungsstromquelle über Kontaktbrücken und Befestigungselemente in Verbindung steht, überdeckt die Zellen. Auf der Platine befinden sich Schwachstrom-Komponenten einer elektronischen Überwachungseinrichtung. Die Kontaktbrücken und Befestigungselemente sind dabei so ausgebildet, das Toleranzen der Abstände zwischen den Zellelektroden ausgeglichen werden, so dass in der Platine keine unzulässigen mechanischen Spannungen auftreten.
In EP 1 109 237 B1 wird eine modulare Konfiguration beschrieben. Ein elektrochemisches Zellenmodul umfasst eine Zellenanordnung, die eine Mehrzahl von elektrochemischen Zellen aufweist, die durch eine Mehrzahl von elektrischen Anschlussteilen verbunden sind, sowie mindestens eine Zellenhaltetafel zum Halten der Zellen in einem vorbestimmten Abstand. Die Zellenhaltetafel weist eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche auf. Die erste Oberfläche weist eine Mehrzahl von Hohlräumen darin zum Aufnehmen der elektrochemischen Zellen auf. Die zweite Oberfläche weist eine Mehrzahl von Aussparungen darin zum Aufnehmen der Mehrzahl von elektrischen Anschlussteilen auf. Die Haltetafel weist eine Mehrzahl von Löchern darin zum Führen einer Fluidströmung auf, um innerhalb jeder Zelle eine gleichmäßige Temperaturverteilung aufrechtzuerhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, umfasst eine Mehrzahl von Einzelzellen und eine polseitig auf den Einzelzellen angeordnete Zellverbinderplatine, die an ihrer Oberseite mit Zellverbindern versehen ist, wodurch die Einzelzellen seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet sind.
Erfindungsgemäß sind flexible Zellverbinder auf einer starren Zellverbinderplatine angeordnet.
Fertigungsbedingt sind bei den Einzelzellen Fertigungstoleranzen, insbesondere Höhendifferenzen im Bereich von Polkontakten der Einzelzellen zu verzeichnen. Daher sind starre Zellverbinderplatinen mit starren Zellverbindern nach dem Stand der Technik nicht einsetzbar. Mittels flexibler Zellverbinderplatinen sind diese Höhendifferenzen zwar ausgleichbar, diese sind jedoch nicht mit elektronischen Bauelementen bestückbar. Eine Kontaktierung elektronischer Bauelemente mittels Kabel und Steckern ist sehr aufwendig und kostenintensiv. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist eine starre Zellverbinderplatine einsetzbar, welche mit benötigten elektronischen Bauelementen einfach und kostengünstig bestückbar ist, beispielsweise zu einer Überwachung von Lade- und Entladevorgängen der Einzelzellen und einer Temperaturüberwachung. Höhendifferenzen zwischen den Polkontakten sind durch die flexiblen Zellverbinder ausgleichbar. Diese Ausgleichsmöglichkeit ist so groß, dass auch vorgegebene Fertigungstoleranzen bei einer Fertigung der Einzelzellen vergrößerbar sind, wodurch Herstellungskosten der Einzelzellen reduzierbar sind.
Vorzugsweise sind die Zellverbinder aus Elektrokupfer, bevorzugt aus aufeinander gestapelten dünnen und beispielsweise laminierten Kupferblechen gefertigt. Sie sind elastisch und/oder plastisch verformbar. Elektrokupfer ist zum einen ein sehr guter elektrischer Leiter, zum anderen sehr gut insbesondere plastisch verformbar, insbesondere in einer Bauform der Zellverbinder als gestapelte dünne Kupferbleche. Auf diese Weise sind sie sehr flexibel und Höhendifferenzen der Polkontakte somit gut ausgleichbar.
Die Zellverbinder sind bevorzugt durch eine mittig an diesen angeordnete Befestigung an der Zellverbinderplatine form-, stoff- und/oder kraftschlüssig befestigt, beispielsweise vernietet, verklebt und/oder verschraubt und zweckmäßigerweise durch diese Befestigungen an der Zellverbinderplatine mit Leiterbahnen der Zellverbinderplatine elektrisch kontaktiert. Die Zellverbinder sind nur an diesem einen Punkt, welcher mittig angeordnet ist, mit der Zellverbinderplatine verbunden, so dass insbesondere Enden der Zellverbinder, an welchen die Polkontakte befestigt sind, sehr flexibel und gegenüber der Zellverbinderplatine biegbar sind. Dieser eine Verbindungspunkt ist zur Kontaktierung der Zellverbinder mit elektronischen Bauelementen auf der Zellverbinderplatine nutzbar, indem beispielsweise auf der Zellverbinderplatine im Bereich der Befestigungen Lotpunkte angeordnet sind und zwischen diesen Lotpunkten und den entsprechenden elektronischen Bauelementen Leiterbahnen auf die Zellverbinderplatine aufgedruckt sind. Auf diese Weise ist eine einfache, schnelle und kostengünstige Anbindung der elektronischen Bauelemente an die Einzelzellen ermöglicht.
Die Zellverbinderplatine ist mit Aussparungen für eine Durchführung von Polkontakten der Einzelzellen versehen. Diese Aussparungen sind derart ausgeformt, dass die Polkontakte der Einzelzellen durch diese hindurchführbar sind und in diesen Aussparungen ein freies Spiel haben, so dass die Polkontakte nicht aufgrund von Abmessungsdifferenzen der Einzelzellen, insbesondere Höhendifferenzen der Polkontakte in diesen Aussparungen verklemmbar sind. Dadurch sind Beschädigungen der Zellverbinderplatine vermeidbar.
Die Zellverbinder sind mit den Polkontakten der Einzelzellen form-, stoff-, und/oder kraftschlüssig verbunden, beispielsweise verschraubt, vernietet, verlötet, verschweißt und/oder pressgeschweißt. Auf diese Weise sind die Zellverbinder mit den Einzelzellen perfekt kontaktiert und fest mit diesen verbunden, so dass die Einzelzellen mittels der Zellverbinder an der Zellverbinderplatine gehaltert sind.
Bei einer Verbindung der Zellverbinder mit den Polkontakten der Einzelzellen mittels Schrauben oder Nieten ist ein Querschnitt von Bohrungen in den Zellverbindern so groß, dass Toleranzen in seitlichen Abständen der zu verbindenden Zellpole zueinander ausgleichbar sind. Beispielsweise sind diese Bohrungen als Langlöcher ausformbar, so dass zum einen die Zellverbinder auch in einer gebogenen Form problemlos mit den Polkontakten verbindbar sind, zum anderen sind auf diese Weise nicht nur Höhentoleranzen, sonder auch Querschnittstoleranzen der Einzelzellen ausgleichbar, wodurch eine kostengünstige und einfache Fertigung der Batterie ermöglicht ist.
Bei einer Verbindung der Zellverbinder mit den Polkontakten der Einzelzellen mittels Schrauben sind zwischen Schraubenköpfen der Schrauben und einer Oberseite der Zellverbinder vorzugsweise Unterlegscheiben und/oder Spannscheiben angeordnet. Damit ist eine Kraftverteilung der Schraubenköpfe an den Zellverbindern verbessert, so dass die Schrauben beispielsweise auch in Langlöchern der Zellverbinder und somit auch die Einzelzellen an den Zellverbindern sicher gehaltert sind.
Zwischen den Einzelzellen und der Zellverbinderplatine ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine von Kühlmittel durchströmte Kühlplatte angeordnet, welche vorteilhafterweise mittels einer elektrisch isolierenden Wärmeleitfolie oder eines elektrisch isolierenden und wärmeleitfähiger Formkörpers zwischen Kühlplatte und Einzelzellen Wärme leitend an die Einzelzellen angebunden ist. Mittels dieser Kühlplatte, welche beispielsweise an einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs angeschlossen ist, ist Verlustwärme der Einzelzellen ableitbar.
Die Kühlplatte und der wärmeleitfähige Formkörper sind zweckmäßigerweise mit Ausnehmungen für eine Durchführung der Polkontakte der Einzelzellen versehen, wobei die Ausnehmungen vorzugsweise mit Abmessungen der Polkontakte der Einzelzellen korrespondieren. Dadurch sind die Einzelzellen mit einer gesamten Fläche ihrer Oberseite an die Kühlplatte thermisch koppelbar, wodurch eine optimale Wärmeübertragung ermöglicht ist. Durch die mit den Polkontakten korrespondierenden Ausnehmungen sind die Einzelzellen in der Kühlplatte gegen Verdrehung und seitliche Verschiebung sicher gehaltert und in Verbindung mit der Halterung durch die Zellverbinder sicher in der Batterie verankert.
Zwischen der Kühlplatte und der Zellverbinderplatine ist in einer besonders günstigen Ausführungsform ein Spann- oder Federelement angeordnet. Dieses Spann- oder Federelement ist beispielsweise als Spannmatte oder Blattfeder ausgeführt. Durch die starre Zellverbinderplatine, an welcher das Spann- oder Federelement anliegt, ist dieses gleichmäßig vorgespannt, wodurch alle Einzelzellen gleichmäßig mit ihrer Oberseite an die Kühlplatte heranziehbar sind. Dadurch ist sichergestellt, dass alle Einzelzellen optimal an der Kühlplatte anliegen und somit eine optimale und bei allen Einzelzellen gleichmäßige Wärmeübertragung auf die Kühlplatte ermöglicht ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein Querschnitt der Einzelzellen rund, oval oder vieleckig, insbesondere wabenförmig, wobei vorzugsweise eine Wandstärke eines Zellbechers der Einzelzellen in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist. Diese derart teilweise aufgedickten Zellbecher sind sehr gut zur Wärmeleitung geeignet, so dass über die Zellbecher die Verlustwärme an die Oberseite der Einzelzellen und darüber zur Kühlplatte leitbar ist. Der Querschnitt der Einzelzellen ist beispielsweise so wählbar, dass eine optimale Packungsdichte der Einzelzellen in der Batterie erreichbar ist. Insbesondere Einzelzellen mit wabenförmigem Querschnitt sind derart eng nebeneinander anordbar, dass ein Bauraum der Batterie optimal nutzbar ist bzw. eine Bauform der Batterie optimierbar ist. Dies ist beispielsweise bei einem Einsatz dieser Batterie in Hybridfahrzeugen von großer Bedeutung, da in diesen Fahrzeugen eine Mehrzahl dieser Batterien erforderlich sind, aber Bauraum für die Batterien nur in begrenztem Umfang vorhanden ist. Um den benötigten Bauraum der Einzelzellen und damit der Batterie möglichst gering zu halten, sind diese vorzugsweise mit ihrer Längsachse parallel zueinander angeordnet.
Die erfindungsgemäße Batterie ist aufgrund der genannten Vorteile und der reduzierten Fertigungskosten bevorzugt als Fahrzeugbatterie, insbesondere als Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug geeignet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer Zellverbinderplatine mit Zellverbindern,
2 eine Explosionsdarstellung einer Batterie,
3 eine perspektivische Darstellung einer Batterie,
4 eine perspektivische Darstellung von zwei verbundenen Einzelzellen,
5 eine Schnittdarstellung zweier verbundener Einzelzellen, und
6 zwei verbundene Einzelzellen in Draufsicht.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer starren Zellverbinderplatine 1, in welcher flexible Zellverbinder 2 anordbar sind. Dazu ist die Zellverbinderplatine 1 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit langlochförmigen Aussparungen 3 versehen, in deren Mitte ein Steg 4 mit einem Nietelement 5 angeordnet ist. Die hier dargestellten Zellverbinder 2 sind zur Befestigung an der Zellverbinderplatine 1 mit einem mittig angeordneten Nietloch 6 versehen. Sie sind in die Zellverbinderplatine 1 einsetzbar und durch das Nietelement 5 mit der Zellverbinderplatine 1 vernietbar. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen sind die Zellverbinder 2 mit der Zellverbinderplatine 1 beispielsweise auch verschraubbar, verklebbar oder verschweißbar und dadurch form-, stoff- und oder kraftschlüssig verbindbar.
Durch eine mittige Befestigung der Zellverbinder 2 an der Zellverbinderplatine 1 sind Enden der erfindungsgemäß flexiblen Zellverbinder 2, welche mit Polkontakten 7 von Einzelzellen 8 verbunden sind, in einer Richtung senkrecht zur Zellverbinderplatine 1 derart beweglich, dass Höhenunterschiede der Einzelzellen 8 bzw. der Polkontakte 7 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz ausgleichbar sind. Die Aussparungen 3 in der Zellverbinderplatine 1 sind derart ausgeformt, dass die Polkontakte 7 der Einzelzellen 8 durch diese hindurchführbar sind und in diesen Aussparungen 3 ein freies Spiel haben, so dass die Polkontakte 7 nicht aufgrund von Abmessungsdifferenzen der Einzelzellen 8, insbesondere Höhendifferenzen der Polkontakte 7 in diesen Aussparungen 3 verklemmbar sind. Dadurch sind Beschädigungen der Zellverbinderplatine 1 vermeidbar.
Abmessungen der Zellverbinder 2 korrespondieren mit den langlochförmigen Aussparungen 3 in der Zellverbinderplatine 1, so dass die flexiblen Zellverbinder 2 ausschließlich durch diese mittige Verbindung in Kontakt mit der Zellverbinderplatine 1 sind und somit die Zellverbinderplatine 1 auch bei einer Bewegung der flexiblen Zellverbinder 2 nicht beschädigbar ist.
Die Zellverbinder 2 sind in der dargestellten Ausführungsform im Bereich ihrer Enden mit Bohrungen 9 zur Befestigung der Polkontakte 7 der Einzelzellen 8 versehen, so dass sie mit den Polkontakten 7 der Einzelzellen 8 beispielsweise verschraubbar sind. Es ist sinnvoll, diese Bohrungen 9 so groß zu fertigen, dass zur Befestigung verwendete Schrauben 10 Spiel in diesen Bohrungen 9 aufweisen. Auf diese Weise sind auch Toleranzen in seitlichen Abständen der Polkontakte 7 zueinander ausgleichbar und die Zellverbinder 2 auch in einem gebogenen Zustand an den Polkontakten 7 befestigbar. Beispielsweise sind die Bohrungen 9 auch langlochförmig ausformbar. Um einen festen und sicheren Sitz der Schrauben 10 und eine optimale Kraftverteilung auch in diesen größeren Bohrungen 9 sicherzustellen, sollten zwischen Schraubenköpfen und den Zellverbindern 2 hier nicht dargestellte Unterleg- und/oder Spannscheiben angeordnet sein. Eine Länge der Zellverbinder 2 ist an eine Einbauposition von zu verbindenden Einzelzellen 8 in einer Batterie 11 anpassbar. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen sind die Zellverbinder 2 mit den Polkontakten 7 der Einzelzellen 8 auch beispielsweise vernietbar, verlötbar, verschweißbar und/oder pressschweißbar, also form-, stoff- und/oder kraftschlüssig mit den Polkontakten 7 verbindbar.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Batterie 11. Auf den Einzelzellen 8 ist in der dargestellten Ausführungsform polseitig ein wärmeleitfähiger und elektrisch isolierender Formkörper 12 anordbar, welcher eine Kühlplatte 13 zum einen gegenüber den Einzelzellen 8 elektrisch isoliert und zum anderen die Einzelzellen 8 mit der Kühlplatte 13 thermisch kontaktiert. Sowohl die Kühlplatte 13 als auch der Formkörper 12 sind mit Ausnehmungen 14 für eine Durchführung der Polkontakte 7 der Einzelzellen 8 versehen, welche mit Abmessungen der Polkontakte 7 der Einzelzellen 8 korrespondieren. Dadurch sind die Einzelzellen 8 mit einer gesamten Fläche einer Oberseite über den Formkörper 12 an die Kühlplatte 13 thermisch koppelbar, wodurch eine optimale Wärmeübertragung ermöglicht ist. Dadurch ist eine Verlustwärme der Einzelzellen 8 optimal auf die Kühlplatte 13 übertragbar und mittels eines diese durchströmenden Kühlmittels aus der Batterie 11 ableitbar. Durch die mit den Polkontakten 7 korrespondierenden Ausnehmungen 14 sind die Einzelzellen 8 in der Kühlplatte 13 gegen Verdrehung und seitliche Verschiebung sicher gehaltert.
Die Zellverbinderplatine 1 ist über der Kühlplatte 13 anordbar und die an der Zellverbinderplatine 1 befestigten Zellverbinder 2 mit den Polkontakten 7 der Einzelzellen 8 verschraubbar. Zwischen der Zellverbinderplatine 1 und der Kühlplatte 13 ist ein hier nicht dargestelltes Spann- oder Federelement angeordnet, welches aufgrund der verwendeten starren Zellverbinderplatine 1 zwischen dieser und der Kühlplatte 13 gleichmäßig vorgespannt ist. Dadurch sind die an der Zellverbinderplatine 1 mittels der Zellverbinder 2 befestigten Einzelzellen 8 an die Kühlplatte 13 pressbar, wodurch eine optimale und bei allen Einzelzellen 8 gleichmäßige thermische Anbindung der Einzelzellen 8 an die Kühlplatte 13 ermöglicht ist.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Batterie 11. Auf den Einzelzellen 8 ist polseitig der wärmeleitfähige Formkörper 12, die Kühlplatte 13 und die Zellverbinderplatine 1 angeordnet, mit dem Spann- oder Federelement, welches beispielsweise als Blattfeder oder Spannmatte ausgeführt ist, zwischen der Zellverbinderplatine 1 und der Kühlplatte 13. Die flexiblen Zellverbinder 2 sind, wie bereits beschrieben, mit der Zellverbinderplatine 1 vernietet. Die Polkontakte 7 der Einzelzellen 8 sind durch die Aussparungen 3 in der Zellverbinderplatine 1 hindurchgeführt und mit den Zellverbindern 2 verschraubt, wobei Höhendifferenzen zwischen den Einzelzellen 8, insbesondere Höhendifferenzen der Polkontakte 7 durch die flexiblen Zellverbinder 2 ausgleichbar sind. Auf der starren Zellverbinderplatine 1 sind hier nicht dargestellte elektronische Bauelemente anordbar, beispielsweise zu einer Überwachung von Lade- und Entladevorgängen und einer Temperaturüberwachung der Einzelzellen 8. Dies ist ein erheblicher Kosten- und Fertigungsvorteil gegenüber nach dem Stand der Technik verwendeten flexiblen Zellverbinderplatinen 1.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung von zwei verbundenen Einzelzellen 8 und einen Ausschnitt einer Zellverbinderplatine 1. Dargestellt sind die Höhendifferenzen der Polkontakte 7 der Einzelzellen 8, so dass die Polkontakte 7 unterschiedlich stark durch die Zellverbinderplatine 1 hindurchragen. Diese Höhendifferenzen sind mittels der flexiblen Zellverbinder 2 ausgleichbar. Durch eine Entkopplung der Enden der flexiblen Zellverbinder 2 von der Zellverbinderplatine 1 ist diese keinen mechanischen Spannungen und Beanspruchungen durch die Höhendifferenzen der Polkontakte 7 ausgesetzt, wodurch sie nicht beschädigbar ist.
Nach dem Stand der Technik eingesetzte starre Zellverbinderplatinen 1 mit starren Zellverbindern 2 wären bei derartigen Höhendifferenzen der Polkontakte 7 starken mechanischen Spannungen und Verwindungen ausgesetzt, mit einer erheblichen Gefahr einer Zerstörung der Zellverbinderplatine 1 und daraus folgend einem Ausfall der Batterie 11. Daher sind bisher entweder nur flexible Zellverbinderplatinen 1 verwendbar, verbunden mit einem erheblichen Fertigungs- und Kostenaufwand, oder es sind nur Einzelzellen 8 mit verschwindend geringen Toleranzen verwendbar, ebenfalls verbunden mit einem erheblichen Fertigungs- und Kostenaufwand. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist dieses Problem behebbar. Durch Einsatz der flexiblen Zellverbinder 2 in starren Zellverbinderplatinen 1 sind Fertigungstoleranzen der Einzelzellen 8 sogar noch erweiterbar, so dass dadurch auch ein Fertigungsaufwand und dadurch Kosten der Einzelzellen 8 reduzierbar sind.
5 zeigt eine Schnittdarstellung zweier verbundener Einzelzellen 8. In dieser Darstellung sehr gut erkennbar ist ein Aufbau der flexiblen Zellverbinder 2. Diese sind beispielsweise aus Elektrokupfer gefertigt, wobei dünne laminierte Kupferbleche aufeinander gestapelt sind. Diese beispielsweise miteinander verklebten Kupferbleche sind elastisch und/oder plastisch verformbar. Elektrokupfer ist zum einen ein sehr guter elektrischer Leiter, zum anderen sehr gut insbesondere plastisch verformbar. Durch diese Bauform gestapelter Kupferbleche ist eine Flexibilität der Zellverbinder 2 gesteigert. Auf diese Weise sind, wie dargestellt, die Höhendifferenzen zwischen den mittels der Zellverbinder 2 verbundenen Polkontakten 7 sehr gut überbrückbar, da die Zellverbinder 2 senkrecht zur Zellverbinderplatine 1 sowohl nach oben als auch nach unten, d. h. sowohl entgegen der Einzelzellen 8 als auch in Richtung der Einzelzellen 8 biegsam sind. Wären Polkontakte 7 mit derart starken Höhendifferenzen mit einer starren Zellverbinderplatine 1 und starren Zellverbindern 2 verbunden, hätte dies erhebliche mechanische Belastungen der Zellverbinderplatine 1 zur Folge, mit den bereits beschriebenen Konsequenzen.
6 zeigt zwei verbundene Einzelzellen 8 und einen Ausschnitt der Zellverbinderplatine 1 in Draufsicht. Ein Lotpunkt, welche im Bereich der Befestigung des Zellverbinders 2 auf der Zellverbinderplatine 1 angeordnet ist, ist mittels einer beispielsweise auf die Zellverbinderplatine 1 aufgedruckten Leiterbahn 15 mit nicht dargestellten elektronischen Bauelementen verbunden, mit denen die Zellverbinderplatine 1 bestückt ist. Durch die Befestigung, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Vernietung des Zellverbinders 2 auf der Zellverbinderplatine 1 ist dieser mit dem Lotpunkt und über die Leiterbahn 15 mit den elektronischen Bauelementen kontaktiert, und damit ebenso die an diesem Zellverbinder 2 befestigten Einzelzellen 8. Auf diese Weise sind beispielsweise Lade- und Entladevorgänge und Temperaturentwicklungen der Einzelzellen 8 überwachbar. Eine direkte Bestückung und derart einfach durchführbare Kontaktierung der Zellverbinderplatine 1 ist nur bei starren Zellverbinderplatinen 1 möglich. Ein Einsatz dieser starren Zellverbinderplatine 1 ist durch die flexiblen Zellverbinder 2 ermöglicht. Damit sind bei der erfindungsgemäßen Batterie 11 durch den Einsatz von starren Zellverbinderplatinen 1 mit flexiblen Zellverbindern 2 gegenüber Batterien 11 nach dem Stand der Technik erhebliche Reduzierungen des Fertigungsaufwandes und der Kosten erzielbar.

1: Zellverbinderplatine
2: Zellverbinder
3: Aussparungen
4: Steg
5: Nietelement
6: Nietloch
7: Polkontakte
8: Einzelzelle
9: Bohrung
10: Schraube
11: Batterie
12: Formkörper
13: Kühlplatte
14: Ausnehmungen
15: Leiterbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007017018 A1 [0002]
- DE 10134143 A1 [0003]
- EP 1109237 B1 [0004]

Claims

Batterie (11), insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer Mehrzahl von Einzelzellen (8) und einer polseitig auf den Einzelzellen (8) angeordneten Zellverbinderplatine (1), die an ihrer Oberseite mit Zellverbindern (2) versehen ist, wodurch die Einzelzellen (8) seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass flexible Zellverbinder (2) auf einer starren Zellverbinderplatine (1) angeordnet sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) elastisch und/oder plastisch verformbar sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) aus Elektrokupfer gefertigt sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) aus aufeinander gestapelten dünnen Kupferblechen gefertigt sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) durch eine mittig an diesen angeordnete Befestigung an der Zellverbinderplatine (1) form-, stoff- und/oder kraftschlüssig befestigt sind.
Batterie (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) mit der Zellverbinderplatine (1) vernietet, verklebt und/oder verschraubt sind.
Batterie (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) durch diese Befestigungen an der Zellverbinderplatine (1) mit Leiterbahnen (15) der Zellverbinderplatine (1) elektrisch kontaktiert sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinderplatine (1) mit Aussparungen (3) für eine Durchführung von Polkontakten (7) der Einzelzellen (8) versehen ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) mit Polkontakten (7) der Einzelzellen (8) form-, stoff-, und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Batterie (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (2) mit den Polkontakten (7) der Einzelzellen (8) verschraubt, vernietet, verlötet, verschweißt und/oder pressgeschweißt sind.
Batterie (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verbindung der Zellverbinder (2) mit den Polkontakten (7) der Einzelzellen (8) mittels Schrauben (10) oder Nieten ein Querschnitt von Bohrungen (9) in den Zellverbindern (2) so groß ist, dass Toleranzen in seitlichen Abständen der zu verbindenden Polkontakte (7) zueinander ausgleichbar sind.
Batterie (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verbindung der Zellverbinder (2) mit den Polkontakten (7) der Einzelzellen (8) mittels Schrauben (10) zwischen Schraubenköpfen der Schrauben (10) und einer Oberseite der Zellverbinder (2) Unterlegscheiben und/oder Spannscheiben angeordnet sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelzellen (8) und der Zellverbinderplatine (1) eine von Kühlmittel durchströmte Kühlplatte (13) angeordnet ist.
Batterie (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlplatte (13) und den Einzelzellen (8) eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie oder ein elektrisch isolierender und wärmeleitfähiger Formkörper (12) angeordnet ist.
Batterie (11) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (13) und der wärmeleitfähige Formkörper (12) mit Ausnehmungen (14) für eine Durchführung der Polkontakte (7) der Einzelzellen (8) versehen ist.
Batterie (11) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (14) mit Abmessungen der Polkontakte (7) der Einzelzellen (8) korrespondieren.
Batterie (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlplatte (13) und der Zellverbinderplatine (1) ein Spann- oder Federelement angeordnet ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Einzelzellen (8) rund, oval oder vieleckig, insbesondere wabenförmig ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke eines Zellbechers der Einzelzellen (8) in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (8) mit ihrer Längsachse parallel zueinander angeordnet sind.
Batterie (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (11) eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie (11) für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.