DE102010031380A1

DE102010031380A1 - Zellverbinder

Info

Publication number: DE102010031380A1
Application number: DE102010031380A
Authority: DE
Inventors: Armin Diez; Jan Groshert; Mark Laderer; Christoph Tamegger; Matthias Müller; Wolfgang Fritz; Michael Kohnle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; ElringKlinger AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; ElringKlinger AG
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: US20130130081A1; CN103140959B; WO2012007428A1; CN103140959A; DE102010031380B4; US9105949B2

Abstract

Um eine einfache und zuverlässige Ermittlung der Temperatur im Bereich mindestens eines der durch einen Zellverbinder elektrisch leitend miteinander verbundenen Zellterminals zu ermöglichen, wird ein Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle einer elektrochemischen Vorrichtung vorgeschlagen, der einen Grundkörper und einen an dem Grundkörper festgelegten Temperaturfühler umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle einer elektrochemischen Vorrichtung.
Solche elektrochemische Vorrichtungen können insbesondere als elektrische Akkumulatoren, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgebildet sein.
Bei einem Lithium-Ionen-Akkumulator beträgt die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Zellterminals (Polen) einer einzelnen Akkumulatorzelle ungefähr 3,6 V. Um einen für viele Anwendungen, beispielsweise in der Automobil-Antriebstechnik, benötigtes höheres Spannungsniveau von beispielsweise ungefähr 360 V zu erhalten, müssen viele solcher Akkumulatorzellen (beispielsweise ungefähr 100) elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Die Akkumulatorzellen oder allgemein elektrochemischen Zellen können dabei zu Modulen zusammengefasst werden, welche jeweils mehrere solcher elektrochemischer Zellen enthalten, wobei die Einbaurichtung nebeneinander angeordneter Zellen alterniert, so dass positive und negative Zellterminals abwechselnd nebeneinander liegen.
Diese einander benachbarten Zellterminals entgegengesetzter Polarität werden für die Reihenschaltung der Zellen mittels jeweils eines Zellverbinders direkt miteinander verbunden.
Ferner ist es bei einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere bei einem elektrischen Akkumulator, zur Betriebssteuerung und zur Gewährleistung der Betriebssicherheit erforderlich, die Temperatur der elektrochemischen Zellen zu überwachen.
Hierzu ist es bekannt, ein Temperaturmesselement in Kontakt mit dem Mantel der elektrochemischen Zelle zu bringen, deren Temperatur ermittelt werden soll. Ferner ist es bekannt, die Temperatur indirekt über ein metallisches, temperaturübertragendes Bauteil auf einer Leiterplatte mittels eines NTC-Elements in SMD-Technik abzufragen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines Zellverbinders der eingangs genannten Art eine einfache und zuverlässige Ermittlung der Temperatur im Bereich mindestens eines der durch den Zellverbinder elektrisch leitend miteinander verbundenen Zellterminals zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Zellverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zellverbinder einen Grundkörper und einen an dem Grundkörper festgelegten Temperaturfühler umfasst.
Durch die Festlegung des Temperaturfühlers oder Temperatursensors an dem Grundkörper des Zellverbinders befindet sich der Temperaturfühler sehr nahe an dem Ort, dessen Temperatur relevant ist, nämlich sehr nahe an den Zellterminals der durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen.
Vorzugsweise ist der Temperaturfühler benachbart zu einem Zellterminal angeordnet, welches einen negativen Pol der betreffenden elektrochemischen Zelle bildet.
Durch die Platzierung des Temperaturfühlers an relevanter Stelle kann die interessierende Temperatur mit einem geringen Toleranzfenster ermittelt werden.
Die Differenz zwischen der vom Temperaturfühler gemessenen Temperatur und der tatsächlich interessierenden Temperatur der elektrochemischen Zelle ist sehr gering.
Ferner können Temperaturveränderungen aufgrund der geringen Entfernung zwischen dem Temperaturfühler und dem benachbarten Zellterminal der elektrochemischen Zelle schon nach sehr kurzen Ansprechzeiten festgestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Temperaturfühleraufnahme umfasst, in welcher der Temperaturfühler zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, aufgenommen ist.
Durch die Temperaturfühleraufnahme ist der Temperaturfühler durch Formschluss zumindest in einer oder mehreren Richtungen gegen eine Bewegung relativ zu dem Grundkörper des Zellverbinders gesichert.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperaturfühleraufnahme den Temperaturfühler über mindestens die Hälfte, vorzugsweise über mindestens ungefähr 75%, des Umfangs des Temperaturfühlers umgibt.
Günstig ist es, wenn sich die Temperaturfühleraufnahme in Bezug auf eine mittige Längsachse des Temperaturfühlers über einen Umfangswinkel von mindestens ungefähr 180°, vorzugsweise von ungefähr 270°, um den Temperaturfühler herum erstreckt.
Besonders günstig ist es, wenn die Temperaturfühleraufnahme im Wesentlichen ringförmig geschlossen ausgebildet ist.
Die Fixierung des Temperaturfühlers mittels der Temperaturfühleraufnahme kann durch Umformung eines Teils des Grundkörpers des Zellverbinders erfolgen, so dass diese Fixierung mittels ohnehin benötigter Bauteile erzielt wird und keine zusätzlichen Teile benötigt werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperaturfühleraufnahme eine, vorzugsweise im Wesentlichen wannenförmig ausgebildete, Tasche zum Aufnehmen des Temperaturfühlers und eine Lasche zum Zurückhalten des Temperaturfühlers in der Tasche umfasst.
Der Temperaturfühler kann dann in die Tasche eingebracht werden, während sich die Lasche in einer Offenstellung befindet, und anschließend kann die Temperaturfühleraufnahme durch Bewegen der Lasche von der Offenstellung in eine Schließstellung geschlossen werden.
Dabei ist es günstig, wenn der Zellverbinder einen Anschlag aufweist, welcher den Weg der Lasche in die Schließstellung, beim Schließen der Temperaturfühleraufnahme, begrenzt und hierdurch eine Beschädigung des Temperaturfühlers verhindert.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tasche und die Lasche einstückig miteinander ausgebildet sind.
Ferner ist hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass die Tasche und die Lasche einstückig mit einem Kontaktbereich des Zellverbinders ausgebildet sind, an welchem der Zellverbinder (vorzugsweise stoffschlüssig) mit einem Zellterminal einer elektrochemischen Zelle verbunden ist.
Wenn der Kontaktbereich des Zellverbinders mehrlagig ausgebildet ist, so sind die Tasche und die Lasche vorzugsweise einstückig mit einer der Lagen des Kontaktbereichs des Zellverbinders verbunden.
Bei einer alternativen besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tasche einstückig mit einer ersten Lage des Grundkörpers und die Lasche einstückig mit einer zweiten Lage des Grundkörpers ausgebildet ist.
Hierbei kann der Grundkörper außer der ersten und der zweiten Lage noch beliebig viele weitere Lagen umfassen.
Um die Lasche leicht von der Offenstellung in die Schließstellung bewegen zu können, ist es in jedem Falle von Vorteil, wenn die Lasche mit der Tasche und/oder mit einem Teil des Grundkörpers des Zellverbinders, insbesondere mit einem Kontaktbereich des Zellverbinders, durch einen Steg verbunden ist.
Dieser Steg ist vorzugsweise schmaler als die Tasche und/oder schmaler als die Lasche ausgebildet, so dass der Steg leichter verformbar ist als die Tasche bzw. die Lasche.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Steg auf mindestens einer Seite durch eine Ausnehmung begrenzt ist, welche die Ausdehnung des Stegs vermindert.
Durch den Formschluss des Temperaturfühlers mit der Temperaturfühleraufnahme wird ein Freirütteln des Temperaturfühlers im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung verhindert.
Um den Temperaturfühler zusätzlich an der Temperaturfühleraufnahme zu fixieren, ist es von Vorteil, wenn der Temperaturfühler durch Verklebung mittels eines Klebers an der Temperaturfühleraufnahme festgelegt ist.
Ein solcher Kleber weist vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, um einen guten Wärmeübergang zwischen der Temperaturfühleraufnahme und dem Temperaturfühler mit geringem Übergangswiderstand zu ermöglichen.
Geeignete wärmeleitfähige Kleber sind beispielsweise ein Zwei-Kompenenten-Epoxidharz, ein Elastomer oder ein leitfähiger Kunststoff.
Alternativ oder ergänzend zur Verklebung des Temperaturfühlers mittels eines Klebers kann auch vorgesehen sein, dass außer dem Temperaturfühler in der Temperaturfühleraufnahme eine Auflage (Pad) angeordnet ist, an welcher der Temperaturfühler anhaftet und/oder welche den Temperaturfühler in der Temperaturfühleraufnahme festklemmt.
Eine solche Auflage kann insbesondere elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet sein.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Temperaturfühler zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, in einem Temperaturfühlergehäuse angeordnet ist, das an dem Grundkörper des Zellverbinders festgelegt ist.
Um das Festlegen des Temperaturfühlergehäuses an dem Grundkörper des Zellverbinders zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper des Zellverbinders einen Vorsprung aufweist, an dem das Temperaturfühlergehäuse festgelegt ist.
Vorzugsweise ist das Temperaturfühlergehäuse stoffschlüssig an dem Grundkörper des Zellverbinders festgelegt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Temperaturfühlergehäuse durch Schweißung, insbesondere durch Laserschweißung, Ultraschallschweißung, Widerstandsschweißung oder Reibrührschweißung, durch Lötung und/oder durch Klebung an dem Grundkörper festgelegt ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die größte Ausdehnung des Temperaturfühlergehäuses kleiner ist als die größte Ausdehnung des Grundkörpers des Zellverbinders in einer Querrichtung des Zellverbinders, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche im montierten Zustand des Zellverbinders die Längsachsen der beiden elektrochemischen Zellen enthält. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Abstand des Temperaturfühlers von der relevanten Stelle des Zellverbinders bzw. von den elektrochemischen Zellen, deren Temperatur ermittelt werden soll, nicht zu groß wird und somit die Ansprechzeit des Temperaturfühlers gering gehalten wird.
Der Temperaturfühler ist vorzugsweise an einem Endbereich des Grundkörpers des Zellverbinders oder benachbart zu einem Endbereich des Grundkörpers des Zellverbinders angeordnet.
Wenn durch den Zellverbinder zwei Zellterminals unterschiedlicher elektrischer Polarität miteinander verbunden sind, so ist der Temperaturfühler vorzugsweise näher an dem Zellterminal negativer Polarität angeordnet als an dem Zellterminal positiver Polarität.
Der Temperaturfühler ist vorzugsweise als ein NTC-Element (”Negative Temperature Coefficient”; Heißleiter), als ein PTC-Element (”Positive Temperature Coefficient”; Kaltleiter), als ein anderes Thermoelement oder als ein Peltierelement ausgebildet.
Der Grundkörper des Zellverbinders (oder, bei einem mehrlagigen Grundkörper, die Lage bzw. die Lagen mit denen die Temperaturfühleraufnahme verbunden ist) umfasst vorzugsweise Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Gold, Silber und/oder eine Legierung eines der vorstehend genannten Metalle.
Ferner kann der Grundkörper bzw. die betreffende Lage des Grundkörpers ein anderes Metall, einen andere metallische Legierung, ein elektrisch leitfähiges Kunststoffmaterial und/oder ein elektrisch leitfähiges Kohlenstoffmaterial umfassen.
Der erfindungsgemäße Zellverbinder mit Temperaturfühler eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mindestens eine erste elektrochemische Zelle mit einem ersten Zellterminal, eine zweite elektrochemische Zelle mit einem zweiten Zellterminal und einen das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal elektrisch leitend miteinander verbindenden erfindungsgemäßen Zellverbinder umfasst.
Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere als elektrischer Akkumulator, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet sein.
Vorzugsweise umfasst eine solche elektrochemische Vorrichtung eine Auswertungsschaltung, an welche der Temperaturfühler des Zellverbinders über mindestens eine elektrische Verbindungsleitung angeschlossen ist.
Wenn die erfindungsgemäße elektrochemische Vorrichtung als ein Akkumulator ausgebildet ist, eignet sie sich insbesondere als hochbelastbare Energiequelle, beispielsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Zellverbinders und jeweils eines Teils der beiden elektrochemischen Zellen, die mittels des Zellverbinders miteinander verbunden sind, wobei der Zellverbinder einen Grundkörper und einen an dem Grundkörper festgelegten Temperaturfühler umfasst;
2 eine schematische Seitenansicht des Zellverbinders aus 1 ohne die durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen;
3 eine schematische Draufsicht auf den Zellverbinder aus den 1 und 2;
4 eine perspektivische Darstellung eines Kontaktbereichs des Zellverbinders aus den 1 bis 3 mit einer daran angeordneten Temperaturfühleraufnahme, mit der Blickrichtung auf eine dem Kontaktbereich abgewandte Seite der Temperaturfühleraufnahme;
5 eine perspektivische Darstellung des Kontaktbereichs aus 4 mit der daran angeordneten Temperaturfühleraufnahme, mit der Blickrichtung auf die den Kontaktbereich zugewandte Seite der Temperaturfühleraufnahme;
6 eine perspektivische Darstellung eines Kontaktbereichs einer zweiten Ausführungsform eines Zellverbinders mit einer daran angeordneten Temperaturfühleraufnahme, wobei der Zellverbinder einen zweilagigen Grundkörper aufweist und die Temperaturfühleraufnahme eine an einer ersten Lage des Grundkörpers angeordnete Tasche und eine an einer zweiten Lage des Grundkörpers angeordnete Lasche umfasst, mit der Blickrichtung auf eine dem Kontaktbereich abgewandte Seite der Temperaturfühleraufnahme;
7 eine perspektivische Darstellung des Kontaktbereichs mit der Temperaturfühleraufnahme aus 6, mit der Blickrichtung auf die dem Kontaktbereich zugewandte Seite der Temperaturfühleraufnahme;
8 eine schematische Draufsicht von oben auf den Kontaktbereich mit Temperaturfühleraufnahme aus den 6 und 7;
9 eine schematische Seitenansicht des Kontaktbereichs mit Temperaturfühleraufnahme aus den 6 bis 8;
10 eine perspektivische Darstellung eines Kontaktbereichs einer dritten Ausführungsform eines Zellverbinders mit einem in einem Gehäuse angeordneten Temperaturfühler, wobei das Gehäuse an einem Vorsprung des Grundkörpers des Zellverbinders festgelegt ist;
11 eine schematische Draufsicht von oben auf den Kontaktbereich mit Temperaturfühlergehäuse aus 10; und
12 eine schematische Seitenansicht des Kontaktbereichs mit Temperaturfühlergehäuse aus den 10 und 11.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst beispielsweise mehrere (nicht dargestellte) elektrochemische Module, von denen jedes mehrere, beispielsweise jeweils acht, elektrochemische Zellen 102 umfasst, welche jeweils in einer Aufnahme einer (nicht dargestellten) Aufnahmevorrichtung des Moduls aufgenommen sind.
Eine solche Aufnahmevorrichtung kann insbesondere als ein Kühlkörper ausgebildet sein, der mit den darin aufgenommen elektrochemischen Zellen in wärmeleitendem Kontakt steht, um während des Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung 100 Wärme von den elektrochemischen Zellen 102 abzuführen.
Die elektrochemischen Zellen 102 sind in der sie umgebenden Aufnahmevorrichtung so angeordnet und ausgerichtet, dass die Axialrichtungen 104 der elektrochemischen Zellen 102, welche parallel zu den mittigen Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102 verlaufen, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Jede der elektrochemischen Zellen 102 erstreckt sich dabei von einem vorderen Zellterminal 108 in der jeweiligen Axialrichtung 104 bis zu einem (nicht dargestellten) hinteren Zellterminal, wobei jedes Zellterminal jeweils einen positiven Pol oder einen negativen Pol der elektrochemischen Zelle 102 bildet.
Die mittigen Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102 sind dabei zugleich mittige Längsachsen der Zellterminals 108 der jeweiligen elektrochemischen Zellen 102.
In einem Modul sind einander benachbarte elektrochemische Zellen 102 jeweils so ausgerichtet, dass die auf derselben Seite des Moduls angeordneten Zellterminals zweier benachbarter Zellen 102a, 102b einander entgegengesetzte Polarität aufweisen.
So bildet beispielsweise in der in 1 dargestellten Zellanordnung das vordere Zellterminal 108a der elektrochemischen Zelle 102a einen negativen Pol der betreffenden elektrochemischen Zelle 102a, während das vordere Zellterminal 108b der in einer Verbindungsrichtung 110 der elektrochemischen Zelle 102a benachbarten elektrochemischen Zelle 102b einen positiven Pol der elektrochemischen Zelle 102b bildet.
Die elektrochemische Vorrichtung 100 kann insbesondere als ein Akkumulator, insbesondere als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, beispielsweise des Typs LiFePO₄, ausgebildet sein.
Die elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Module können entsprechend als Akkumulatorzellen, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen, beispielsweise vom Typ LiFePO₄, ausgebildet sein.
Jedes elektrochemische Modul umfasst ferner mehrere Zellverbinder 112, mittels welcher die Zellterminals 108 einander benachbarter elektrochemischer Zellen 102 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbunden sind, um auf diese Weise alle elektrochemischen Zellen 102 eines elektrochemischen Moduls elektrisch in Reihe zu schalten.
Dabei verbindet jeder Zellverbinder 112 ein erstes Zellterminal 108a negativer Polarität mit einem zweiten Zellterminal 108b positiver Polarität einer benachbarten elektrochemischen Zelle 102.
Um alle elektrochemischen Zellen 102 eines Moduls elektrisch in Reihe zu schalten, sind außer den vorderen Zellterminals 108 einander benachbarter elektrochemischer Zellen auch die hinteren Zellterminals einander benachbarter elektrochemischer Zellen eines Moduls durch (nicht dargestellte) Zellverbinder miteinander verbunden.
Jeder der Zellverbinder 112, welche jeweils ein erstes Zellterminal 108a und ein zweites Zellterminal 108b elektrisch leitend miteinander verbinden, umfasst einen Grundkörper 114 mit einem ersten Kontaktbereich 116, der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 mit einem (beispielsweise negativen) ersten Zellterminal 108a einer elektrochemischen Zelle 102 verbunden ist, und einen zweiten Kontaktbereich 118, der im montieren Zustand des Zellverbinders 112 mit einem (beispielsweise positiven) zweiten Zellterminal 108b einer anderen elektrochemischen Zelle 102b verbunden ist.
Der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 ist vorzugsweise als ein Stanzbiegeteil hergestellt.
Der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 kann insbesondere aus Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Gold oder Silber oder aus einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Metalle gebildet sein.
Ferner kann der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 auch aus einem anderen Metall oder aus einer anderen metallischen Legierung gebildet sein.
Außerdem kann der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 auch aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial und/oder aus einem leitfähigen Kohlenstoffmaterial gebildet sein.
Der erste Kontaktbereich 116 und der zweite Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 sind vorzugsweise stoffschlüssig mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 108a bzw. 108b verbunden.
Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere durch Verschweißung, insbesondere Laserverschweißung, oder durch Verlötung hergestellt werden.
Je nach dem Material, aus welchem die Zellterminals 108a und 108b gebildet sind, kann zur Erleichterung der Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Zellverbinder 112 vorgesehen sein, dass an dem jeweiligen Kontaktbereich 116, 118 des Zellverbinders 112 und/oder an dem jeweiligen Zellterminal 108a bzw. 108b eine oder mehrer Beschichtungen, insbesondere aus einem metallischen Material, angeordnet sind.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Erleichterung der Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zellverbinder 112 und den Zellterminals 108a, 108b eines oder mehrere (nicht dargestellte) Zwischenelemente zwischen dem jeweiligen Kontaktbereich 116, 118 des Zellverbinders 112 einerseits und dem jeweils zugeordneten Zellterminal 108a bzw. 108b andererseits angeordnet sind.
Um auch nach dem stoffschlüssigen Verbinden des Zellverbinders 112 mit den Zellterminals 108a und 108b einen direkten Zugang, beispielsweise für Messzwecke, zu den Zellterminals 108a und 108b zu ermöglichen, kann der erste Kontaktbereich 116 des Zellverbinders 112 mit einer, beispielsweise im Wesentlichen kreisförmigen, Durchtrittsöffnung 120 und der zweite Kontaktbereich 118 des Grundkörpers 114 mit einer, beispielsweise ebenfalls im Wesentlichen kreisförmigen, Durchtrittsöffnung 122 versehen sein (siehe 3).
Im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 kann es aufgrund unterschiedlicher Temperaturen und/oder aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der Zellverbinder 112 einerseits und der Aufnahmevorrichtung für die elektrochemischen Zellen 102 andererseits zu einer Differenz zwischen einer Längsdehnung der Zellverbinder 112 einerseits und einer Änderung des Abstands zwischen den Längsachsen 106 der durch die Zellverbinder 112 miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b andererseits kommen. Durch eine Temperaturänderung werden die Relativpositionen der durch einen Zellverbinder 112 miteinander verbunden Zellterminals 108a, 108b in der senkrecht zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 ausgerichteten Verbindungsrichtung 110 verändert.
Die Verbindungsrichtung 110 liegt in einer Ebene 123, welche die Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102a und 102b enthält.
Ferner kann es aufgrund unterschiedlicher Längsdehnungen der miteinander durch einen Zellverbinder 112 verbundenen elektrochemischen Zellen 102 zu einer Veränderung der Relativpositionen zwischen den miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b längs der Axialrichtung 104 der miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 102 kommen.
Um solche Differenzen zwischen einer Längsdehnung des Zellverbinders 112 einerseits und einer Änderung des Abstands zwischen den Längsachsen 106 der durch den Zellverbinder 112 miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b andererseits und/oder solche Differenzen zwischen einer Längsdehnung einer ersten elektrochemischen Zelle 102a und einer zweiten elektrochemischen Zelle 102b, die durch den Zellverbinder 112 miteinander verbunden sind, kompensieren zu können, kann vorgesehen sein, dass der Zellverbinder 112 einen elastischen und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich 124 umfasst, welcher zwischen dem ersten Kontaktbereich 116 und dem zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 angeordnet ist und die beiden Kontaktbereiche 116 und 118 miteinander verbindet.
Vorzugweise ist der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 mit einem solchen Kompensationsbereich 124 versehen.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 weist der verformbare Kompensationsbereich 124 eine Wellenstruktur auf, wobei die Wellenstruktur eine oder mehrere, beispielsweise vier, Wellen mit einer parallel zur Axialrichtung 104 der durch den Zellverbinder 112 zu verbindenden Zellen 102 und im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen, mit denen der Zellverbinder 112 im montierten Zustand am ersten Zellterminal 108a bzw. am zweiten Zellterminal 108b anliegt, gerichteten Amplitude umfasst. Diese Wellen weisen mehrere, beispielsweise vier, quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 und quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu einer Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 und im Wesentlichen parallel zu einer Querrichtung 128 des Zellverbinders 112, welche senkrecht zur Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 und senkrecht zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 ausgerichtet ist, verlaufende Wellenberge 130 und mehrere, zwischen den Wellenbergen 130 angeordnete und quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 und quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zur Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 und im Wesentlichen parallel zur Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 verlaufende Wellentäler 132 auf.
Die Wellenberge 130 stehen in einer zu den Kontaktflächen des Zellverbinders 112 senkrechten Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112, die im montierten Zustand des Zellverbinders 112 mit der Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 übereinstimmt, nach oben vor, während die Wellentäler 132 in der Kontaktrichtung 134 nach unten (zu den zu verbindenden Zellen 102 hin) vorstehen.
Durch die gewellte Struktur des verformbaren Kompensationsbereichs 124 des Zellverbinders 112 wird erreicht, dass der Kompensationsbereich 124 in einfacher Weise derart elastisch und/oder plastisch verformbar ist, dass der zweite Kontaktbereich 118 relativ zu dem ersten Kontaktbereich 116 sowohl in der Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 als auch in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 verschoben werden kann, um die vorstehend beschriebenen Differenzen in den Relativpositionen der durch den Zellvebinder 112 miteinander zu verbindenen Zellterminals 108a und 108b auszugleichen. Hierdurch kann das Auftreten übermäßiger mechanischer Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen dem Zellverbinder 112 einerseits und dem ersten Zellterminal 108a sowie dem zweiten Zellterminal 108b andererseits vermieden werden.
Um die jeweilige Betriebstemperatur des Zellverbinders 112 (und damit die Temperatur der mittels des Zellverbinders 112 miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 102) möglichst genau ermitteln zu können, ist der Zellverbinder 112 ferner mit einem Temperaturfühler 136 versehen, der an dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 in wärmeleitender Weise festgelegt ist.
Der Temperaturfühler kann beispielsweise als ein NTC-Element (”Negative Temperature Coefficient”, Heißleiter), PTC-Element (”Positive Temperature Coefficient”, Kaltleiter), Thermoelement, Peltierelement oder als ein sonstiges Temperaturmesselement ausgebildet sein.
Der Temperaturfühler 136 ist über ein oder mehrere elektrische Verbindungsleitungen 138 an eine in 3 rein schematisch als Block dargestellte Auswertungsschaltung 140 der elektrochemischen Vorrichtung 100 angeschlossen.
Über die elektrischen Verbindungsleitungen 138 kann beispielsweise eine Spannung an den Temperaturfühler 136 angelegt werden, um einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand des Temperaturfühlers 136 zu messen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch mittels der elektrischen Verbindungsleitung 138 eine von dem Temperaturfühler 136 temperaturabhängig erzeugte elektrische Spannung an die Auswertungsschaltung 140 übermittelt werden.
In jedem Falle ermittelt die Auswertungsschaltung 140 anhand einer elektrischen Eigenschaft des Temperaturfühlers 136, welche sich temperaturabhängig verändert, die jeweils aktuelle Temperatur des Temperaturfühlers 136.
Wie am Besten aus den 2, 4 und 5 zu ersehen ist, ist der Temperaturfühler 136 in einer Temperaturfühleraufnahme 142 aufgenommen, welche den Temperaturfühler 136 im Wesentlichen ringförmig umgibt und damit einen innigen Kontakt mit gutem Wärmeübergang zwischen der Temperaturfühleraufnahme 142 und dem Temperaturfühler 136 sicherstellt und ferner den Temperaturfühler 136 durch Formschluss mit der Temperaturfühleraufnahme 142 gegen eine Bewegung relativ zu der Temperaturfühleraufnahme 142 und relativ zu dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 in einer Radialrichtung des Temperaturfühlers 136 verhindert.
Bei der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 umfasst die Temperaturfühleraufnahme 142 eine Tasche 144 zum Aufnehmen des Temperaturfühlers 136 und eine Lasche 146 zum Zurückhalten des Temperaturfühlers 136 in der Tasche 144.
Ferner umfasst die Temperaturfühleraufnahme 142 einen Anschlag 148, der beispielsweise als eine kuppelförmige Erhebung 150 ausgebildet ist, die von einem Randbereich des ersten Kontaktbereichs 116 aus nach oben (das heißt zu der den elektrochemischen Zellen 102 abgewandten Seite hin) vorsteht.
Die Lasche 146 der Temperaturfühleraufnahme 142 liegt an der Oberseite des Anschlags 148 auf, so dass die Lasche 146 nicht weiter nach unten bewegt werden kann und der Temperaturfühler 136 auf diese Weise vor einer Beschädigung durch die Lasche 146 geschützt ist.
Der Anschlag 148 ist vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 ausgebildet.
Der Anschlag 148 kann beispielsweise durch einen Umformvorgang aus dem Material des ersten Kontaktbereichs 116 des Grundkörpers 114 ausgebildet sein, insbesondere durch einen Präge- oder Tiefziehvorgang.
Die Lasche 146 und die Tasche 144 sind bei dieser Ausführungsform über einen Steg 152 einstückig miteinander verbunden.
Der Steg 152 ist in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112, welche bei dieser Ausführungsform der Längsrichtung 154 des Temperaturfühlers 136 entspricht, zu beiden Seiten durch jeweils eine Ausnehmung 156 begrenzt, so dass die Ausdehnung des Steges 152 in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 bzw. in der Längsrichtung 154 des Temperaturfühlers 136 geringer ist als die Ausdehnung der Lasche 146 und die Ausdehnung der Tasche 144 in derselben Richtung.
Hierdurch ist der Steg 152 leichter verformbar als die Lasche 146 und die Tasche 144.
Die Lasche 146 ist beispielsweise als eine im Wesentlichen rechteckige Platte ausgebildet.
Die Tasche 144 ist beispielsweise im Wesentlichen wannenförmig ausgebildet, wobei ihr in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 genommener Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ist.
Der dem Steg 152 gegenüberliegende Rand der Tasche 144 geht längs einer Biegelinie 157 in den ersten Kontaktbereich 116 des Grundkörpers 114 über, so dass die Tasche 144 und damit auch die Lasche 146 einstückig mit dem Grundkörper 114 verbunden ist.
Der innerhalb der Temperaturfühleraufnahme 142 außerhalb des Temperaturfühlers 136 verbleibende Raum wird zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, von einer Kleberschicht 158 eingenommen, welche den Temperaturfühler 136 längs eines Umfangs zumindest teilweise umgibt und mit der Tasche 144 und/oder mit der Lasche 146 der Temperaturfühleraufnahme 142 stoffschlüssig verbindet.
Durch die Kleberschicht 158 und die damit hergestellte stoffschlüssige Verbindung wird zum einen verhindert, dass der Temperaturfühler 136 in seiner Längsrichtung 154 aus der Temperaturfühleraufnahme 142 herausgezogen werden kann.
Zum anderen wird durch die Kleberschicht 158 eine große Wärmeübergangsfläche und ein niedriger Wärmeübergangswiderstand zwischen der Temperaturfühleraufnahme 142 einerseits und dem Temperaturfühler 136 andererseits erzielt.
Die Kleberschicht 158 ist aus einem wärmeleitfähigen Kleber gebildet.
Als wärmeleitfähiger Kleber kann beispielsweise ein Zwei-Kompenenten-Epoxidharz, ein Elastomer, ein leitfähiger Kunststoff oder ein anderes klebefähiges und gute Wärmleitfähigkeit aufweisendes Material verwendet werden.
Ein geeigneter wärmeleitfähiger Kleber ist insbesondere der mittelviskose, zweikomponentige Epoxidharzklebstoff, der unter der Bezeichnung Hysol^® 9497 von der Firma Henkel AG & Co. KGaA, Henkelstraße 67, 40191 Düsseldorf, Deutschland, vertrieben wird. Hinsichtlich der chemischen und physikalischen Eigenschaften und der Arbeitsschritte zur Verarbeitung dieses Klebers wird auf das technische Datenblatt zum Kleber Hysol^® 9497 vom Februar 2008 Bezug genommen, und das genannte Datenblatt wird diesbezüglich zum Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Zur Herstellung der Temperaturfühleraufnahme 142 und Festlegung des Temperaturfühlers 136 an dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 aus einem Ausgangsmaterial, beispielsweise aus einem blechförmigen Ausgangsmaterial, einschließlich einer Vorform für die Tasche 144 und der Lasche 146 herausgetrennt, beispielsweise ausgestanzt oder (zum Beispiel mittels eines Lasers) herausgeschnitten.
In den Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 werden durch geeignete Umformvorgänge, insbesondere Präge- oder Tiefziehvorgänge, der Anschlag 148 und der Kompensationsbereich 124 eingebracht.
Anschließend wird durch einen Umformvorgang, beispielsweise einen Präge- oder Tiefziehvorgang, aus der Taschen-Vorform die wannenförmig ausgebildete Tasche 144 gebildet.
Dabei liegen der Steg 152 und die Lasche 146 zunächst in Verlängerung des dem ersten Kontaktbereich 116 abgewandten freien Schenkels der wannenförmigen Tasche 144, so dass die Temperaturfühleraufnahme 142 nach oben hin offen ist.
In die wannenförmige Tasche 144 wird nunmehr der leitfähige Kleber eingebracht, aus dem später die Kleberschicht 158 gebildet wird.
Dann wird der Temperaturfühler 136 in die Tasche 144 eingelegt.
Darauf wird die Lasche 146 unter Verformung des Stegs 152 von einer Ausrichtung parallel zur Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 in eine Ausrichtung senkrecht zur Kontaktrichtung 134 nach unten bewegt, um die Temperaturfühleraufnahme 142 nach oben hin zu schließen, bis die Unterseite der Lasche 146 an dem Anschlag 148 anschlägt, wodurch eine Fortsetzung der Bewegung der Lasche 146 unterbunden und der Temperaturfühler 136 vor einer Beschädigung geschützt wird.
Nach Aushärtung des Klebers zur Bildung der Kleberschicht 158 ist die Festlegung des Temperaturfühlers 136 an dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 abgeschlossen.
Die vorstehend beschriebenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Grundkörpers 114 und der Temperaturfühleraufnahme 142 sowie zur Festlegung des Temperaturfühlers 136 an dem Grundkörper 114 können auch in jeder beliebigen anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, zwei oder mehr dieser Verfahrensschritte jeweils gleichzeitig miteinander auszuführen.
Eine in den 6 bis 9 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellverbinders 112 zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals 108a einer ersten elektrochemischen Zelle 102a und eines zweiten Zellterminals 108b einer zweiten elektrochemischen Zelle 102b unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen, in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 bei der zweiten Ausführungsform nicht einlagig, sondern mehrlagig, insbesondere zweilagig, ausgebildet ist.
Der Grundkörper 114 umfasst bei dieser Ausführungsform insbesondere eine im montierten Zustand des Zellverbinders 112 den miteinander zu verbindenden Zellterminals 108a und 108b zugewandte erste Lage 160 und eine auf der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 den Zellterminals 108a, 108b abgewandten Seite der ersten Lage 160 angeordnete zweite Lage 162.
Die erste Lage 160 und die zweite Lage 162 sind, außer im Bereich der Temperaturfühleraufnahme 142, welcher im folgenden noch näher beschrieben werden wird, im Wesentlichen kongruent zueinander ausgebildet.
Die erste Lage 160 und die zweite Lage 162 sind vorzugsweise miteinander laminiert, um als eine Einheit gehandhabt werden zu können.
Die Lamination der ersten Lage 160 und der zweiten Lage 162 kann beispielsweise dadurch erzeugt sein, dass die erste Lage 160 und die zweite Lage 162, insbesondere längs ihres Umfangs, miteinander verschweißt, insbesondere laserverschweißt, sind.
Auch bei dieser Ausführungsform eines Zellverbinders 112 ist eine Temperaturfühleraufnahme 142 vorgesehen, in welcher der Temperaturfühler 136 aufgenommen ist.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Temperaturfühleraufnahme 142 eine Tasche 144, die vorzugsweise einstückig mit der ersten Lage 160 verbunden ist, und eine Lasche 146, die über einen Steg 164 einstückig mit der zweiten Lage 162 des Grundkörpers 114 verbunden ist.
Der Steg 164 ist in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 seitlich durch zwei Ausnehmungen 166 begrenzt, so dass die Ausdehnung des Stegs 164 in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 kleiner ist als die Ausdehnung der Lasche 146 in derselben Richtung.
Hierdurch wird erreicht, dass der Steg 164 leichter verformbar ist als die Lasche 146, sodass die Temperaturfühleraufnahme 142 bei der Montage des Zellverbinders 112 besonders leicht durch Verformen des Stegs 164 geschlossen werden kann.
An den Steg 164 schließt sich, auf der der Lasche 146 gegenüberliegenden Seite, ein Anschlussabschnitt 168 an, der längs einer Biegelinie 170 in die zweite Lage 162 des Grundkörpers 114 des Zellverbinders 112 übergeht (siehe insbesondere 7).
Wie am Besten aus der Seitenansicht von 9 zu ersehen ist, liegt die Lasche 146 im montierten Zustand des Zellverbinders 112 mit ihrer Unterseite an einem freien, sich in der Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 erstreckenden Schenkel 170 der Tasche 144 auf, so dass bei dieser Ausführungsform dieser freie Schenkel 170 der Tasche 144 als Anschlag 148 dient, welcher den Verformungsweg der Lasche 146 begrenzt und dadurch eine Beschädigung des Temperaturfühlers 136 in der Temperaturfühleraufnahme 142 beim Schließen der Temperaturfühleraufnahme 142 verhindert.
Die Tasche 144 ist bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform, im Wesentlichen wannenförmig ausgebildet.
Die Tasche 144 weist einen – in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 genommenen – im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform der freie Schenkel 170 der Tasche 144 eine größere Ausdehnung in der Kontaktrichtung 134 aufweist als der gegenüberliegende Schenkel 172 der Tasche 144, über welchen die Tasche 144 einstückig mit dem ersten Kontaktbereich 116 der ersten Lage 160 des Grundkörpers 114 verbunden ist.
Auch bei dieser Ausführungsform ist der Zwischenraum zwischen der Temperaturfühleraufnahme 142, welche durch die Tasche 144 und die Lasche 146 gebildet ist, einerseits und dem Umfang des Temperaturfühlers 136 andererseits durch eine Kleberschicht 158 aus einem wärmeleitfähigen Kleber zumindest teilweise ausgefüllt.
Bei der Herstellung der zweiten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 mit daran festgelegtem Temperaturfühler 136 wird beispielsweise wie folgt vorgegangen:
Die erste Lage 160 und die zweite Lage 162 des Grundkörpers 114 werden aus einem geeigneten Ausgangsmaterial, insbesondere aus einem metallischen Blechmaterial, herausgetrennt, beispielsweise ausgestanzt oder (zum Beispiel mittels eines Lasers) herausgeschnitten.
An der ersten Lage 160 wird eine Taschen-Vorform durch einen Umformvorgang, insbesondere durch einen Präge- oder Tiefziehvorgang, so verformt, dass die wannenförmige Tasche 144 gebildet wird.
An der zweiten Lage 162 wird eine Laschen-Vorform so verformt, dass sich die im Wesentlichen plattenförmige Lasche 146 ungefähr parallel zu der Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 von der (zur Kontaktrichtung 134 senkrechten) Hauptebene der zweiten Lage 162 weg erstreckt.
Anschließend werden die erste Lage 160 und die zweite Lage 162 so aufeinander gelegt, dass ihre Außenkonturen, außer im Bereich der Temperaturfühleraufnahme 142, im Wesentlichen miteinander fluchten, und miteinander laminiert, beispielsweise durch Verschweißung längs ihres Umfangs.
Anschließend wird der Kleber, aus welchem die Kleberschicht 158 gebildet werden soll, in die wannenförmige Tasche 144 eingebracht.
Dann wird der Temperaturfühler 136 in die Tasche 144 eingelegt, und die Temperaturfühleraufnahme 142 wird nach oben hin verschlossen, indem die Lasche 146 aus ihrer Ausgangsstellung parallel zur Kontaktrichtung 134 in die in den 6 bis 9 dargestellte Schließstellung, senkrecht zur Kontaktrichtung 134, gebracht wird, unter entsprechender Verformung des Stegs 164.
Dabei verhindert das Anschlagen der Lasche 146 an dem als Anschlag 148 dienenden freien Schenkel 170 der Tasche 144, dass der Temperaturfühler 136 beim Schließen der Temperaturfühleraufnahme 142 beschädigt wird.
Nach Aushärten der Kleberschicht 158 ist die Herstellung des Zellverbinders 112 mit dem daran festgelegten Temperaturfühler 136 abgeschlossen.
Auch bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren ist die Reihenfolge der genannten Verfahrensschritte grundsätzlich beliebig.
Ferner ist es möglich, zwei oder mehr dieser Verfahrensschritte gleichzeitig miteinander durchzuführen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Lagen des Grundkörpers 114 nicht auf zwei beschränkt; insbesondere können zwischen der ersten Lage 160 und der zweiten Lage 162 beliebig viele weitere Lagen des Grundkörpers 114 angeordnet sein.
Ferner ist es möglich, auf der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 den Zellterminals 108a, 108b zugewandten Seite der ersten Lage 160 und/oder auf der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 den Zellterminals 108a, 108b abgewandten Seite der zweiten Lage 162 jeweils ein oder mehrere zusätzliche Lagen des Grundkörpers 114 anzuordnen.
Im Übrigen stimmt die in den 6 bis 9 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellverbinders 112 mit Temperaturfühler 136 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 10 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 112 mit daran festgelegtem Temperaturfühler 136 unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Temperaturfühleraufnahme 142 bei der dritten Ausführungsform nicht einstückig mit dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 ausgebildet ist, sondern stattdessen durch ein Temperaturfühlergehäuse 174 gebildet ist, in welchem der Temperaturfühler 136 zumindest teilweise angeordnet ist und welches seinerseits an dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112, vorzugsweise stoffschlüssig, festgelegt ist.
Das Temperaturfühlergehäuse 174 ist beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und kann eine Bodenwand 176, eine dem Grundkörper zugewandte innere Seitenwand 178, eine dem Grundkörper 114 abgewandte äußere Seitenwand 180 und eine der Bodenwand 176 gegenüberliegende Deckenwand 182 umfassen.
Auf den übrigen Gehäuseseiten, das heißt – in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 gesehen – nach vorne und nach hinten, ist das Temperaturfühlergehäuse 174 vorzugsweise offen ausgebildet.
Das Temperaturfühlergehäuse 174 kann beispielsweise aus einem Streifen eines Ausgangsmaterials, beispielsweise eines metallischen Blechmaterials, durch mehrfaches Abkanten an Abkantlinien 184 gebildet werden.
Eine Kante 186 des Temperaturfühlergehäuses 174 bildet dabei keine Abkantlinie, an welcher aneinander angrenzende Wände des Temperaturfühlergehäuses 174 einstückig miteinander verbunden sind, sondern eine gemeinsame Randlinie, längs welcher die freien Ränder zwei einander benachbarter Wände des Temperaturfühlergehäuses 174 aneinander anliegen.
Diese ”offene” Kante 186 kann grundsätzlich zwischen zwei beliebigen Wänden des Temperaturfühlergehäuses 174 angeordnet sein, beispielsweise zwischen der Deckenwand 182 und der äußeren Seitenwand 180.
Das Temperaturfühlergehäuse 174 kann ferner einen Fortsatz 188 umfassen, mittels welchem das Temperaturfühlergehäuse 174 an dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 festlegbar ist.
Wie am Besten aus 11 zu ersehen, kann ein solcher Fortsatz 188 einen am Grundkörper 114 anliegenden scheiben- oder ringförmigen Abschnitt 190 und einen den ringförmigen Abschnitt 190 mit dem Grundkörper 192 des Temperaturfühlergehäuses 174 verbindenden Verbindungsabschnitt 194 umfassen.
Der Grundkörper 192 des Temperaturfühlergehäuses 174 umfasst dabei die den Temperaturfühler 136 umgebenden Wände 176, 178, 180 und 182 des Temperaturfühlergehäuses 174.
Der Fortsatz 188 kann insbesondere einstückig mit dem Grundkörper 192 ausgebildet sein, insbesondere mit dessen Bodenwand 176.
Um eine Festlegung des Fortsatzes 188 an dem Grundkörper 114 zu ermöglichen, weist der Grundkörper 114 beispielsweise einen Vorsprung 196 auf, welcher von dem ersten Kontaktbereich 116 aus, beispielsweise in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112, vorspringt.
Der Vorsprung 196 kann beispielsweise einen halbkreisförmigen Abschnitt 198 umfassen.
Der Fortsatz 188 des Temperaturfühlergehäuses 174 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Vorsprung 196 des Grundkörpers 114 des Zellverbinders 112 verbunden.
Diese stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere Laserschweißung, Ultraschallschweißung, Widerstandsschweißung und/oder Reibrührschweißung, durch Verlötung und/oder durch Verklebung hergestellt sein.
Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Temperaturfühlergehäuse 174 und dem Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 wird ein guter Wärmeübergang mit geringem Wärmewiderstand zwischen dem Grundkörper 114 einerseits und dem im Temperaturfühlergehäuse 174 aufgenommenen Temperaturfühler 136 andererseits erzielt, so dass die mittels des Temperaturfühlers 136 von der Auswertungsschaltung 140 ermittelte Temperatur möglichst genau mit der Temperatur im ersten Kontaktbereich 116 des Zellverbinders 112 übereinstimmt.
Wie bei den ersten beiden Ausführungsformen kann auch bei der dritten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Zwischenraum zwischen der Temperaturfühleraufnahme 142, welche hier als das Temperaturfühlergehäuse 174 ausgebildet ist, einerseits und dem Umfang des Temperaturfühlers 136 andererseits mit einer Kleberschicht 158 aus einem wärmeleitfähigen Kleber zumindest teilweise gefüllt ist. Hierdurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen dem Grundkörper 192 des Temperaturfühlergehäuses 174 und dem Temperaturfühler 136 erzielt.
Zur Herstellung der dritten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 mit daran festgelegtem Temperaturfühler 136 wird wie folgt vorgegangen: Der Grundkörper 114 wird aus einem geeigneten Ausgangsmaterial, beispielsweise aus einem metallischen Blechmaterial, mit der gewünschten Außenkontur (einschließlich des Vorsprungs 196) herausgetrennt, beispielsweise ausgestanzt oder (insbesondere mittels eines Lasers) herausgeschnitten.
Aus einem geeigneten Ausgangsmaterial wird eine Temperaturfühlergehäuse-Vorform herausgetrennt, welche den Fortsatz 188 und einen Streifen zur späteren Bildung des Grundkörpers 192 des Temperaturfühlergehäuses 174 umfasst.
Als Material für das Temperaturfühlergehäuse 174 kommen dieselben Materialien in Betracht, die vorstehend als Materialien für den Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 genannt worden sind, also insbesondere die Metalle Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Gold und/oder Silber, Legierungen dieser vorstehend genannten Metalle, andere Metalle oder Legierungen anderer Metalle, leitfähige Kunststoffmaterialien und/oder leitfähige Kohlenstoffmaterialien.
An der Temperaturfühlergehäuse-Vorform wird zunächst durch geeignete Umformvorgänge eine wannenförmige vorläufige Aufnahme für den Temperaturfühler 136, beispielsweise aus der Bodenwand 176, der inneren Seitenwand 178 und der äußeren Seitenwand 180, gebildet, wobei diese vorläufige Aufnahme zunächst an ihrer Oberseite noch offen ist, beispielsweise dadurch, dass die Deckenwand 182 noch nicht abgekantet worden ist, sondern sich beispielsweise parallel zur inneren Seitenwand 178 erstreckt.
In diese wannenförmige Aufnahme wird der Kleber eingebracht, aus welchem die Kleberschicht 158 gebildet werden soll.
Anschließend wird der Temperaturfühler 136 in die Aufnahme eingebracht, und die Aufnahme wird durch Abkanten der Deckenwand 182 geschlossen, so dass das in den 10 bis 12 dargestellte Temperaturfühlergehäuse 174 entsteht.
Dieses Temperaturfühlergehäuse 174 wird an dem Fortsatz 188, insbesondere an dessen ringförmigem Abschnitt 190, stoffschlüssig mit dem Grundkörper 114, insbesondere mit dessen Vorsprung 196, verbunden.
Diese stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen, insbesondere durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen und/oder Reibrührschweißen, durch Verlöten und/oder durch Verkleben, hergestellt werden.
Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte zur Herstellung des Zellverbinders 112 mit daran festgelegtem Temperaturfühler 136 können hinsichtlich ihrer Reihenfolge grundsätzlich beliebig verändert werden.
Ferner ist es möglich, zwei oder mehr dieser Verfahrensschritte gleichzeitig miteinander auszuführen.
Im Übrigen stimmt die in den 10 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 112 mit Temperaturfühler 136 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform und mit der in den 6 bis 9 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Insbesondere kann auch bei der dritten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 der Grundkörper 114 grundsätzlich mehrlagig ausgebildet sein.

Claims

Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals (108a) einer ersten elektrochemischen Zelle (102a) und eines zweiten Zellterminals (108b) einer zweiten elektrochemischen Zelle (102b) einer elektrochemischen Vorrichtung (100), dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (112) einen Grundkörper (114) und einen an dem Grundkörper (114) festgelegten Temperaturfühler (136) umfasst.
Zellverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (114) eine Temperaturfühleraufnahme (142) umfasst, in welcher der Temperaturfühler (136) zumindest teilweise aufgenommen ist.
Zellverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühleraufnahme (142) den Temperaturfühler (136) über mindestens die Hälfte des Umfangs des Temperaturfühlers (136) umgibt.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühleraufnahme (142) eine Tasche (144) zum Aufnehmen des Temperaturfühlers (136) und eine Lasche (146) zum Zurückhalten des Temperaturfühlers (136) in der Tasche (144) umfasst.
Zellverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (144) und die Lasche (146) einstückig miteinander ausgebildet sind.
Zellverbinder nach Anspruch 4, durch gekennzeichnet, dass die Tasche (144) einstückig mit einer ersten Lage (160) des Grundkörpers (114) und die Lasche (146) einstückig mit einer zweiten Lage (162) des Grundkörpers (114) ausgebildet ist.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (146) mit der Tasche (144) und/oder mit einem Teil des Grundkörpers (114) des Zellverbinders (112) durch einen Steg (152; 164) verbunden ist.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (136) durch Verklebung mittels eines Klebers an der Temperaturfühleraufnahme (142) festgelegt ist.
Zellverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (136) zumindest teilweise in einem Temperaturfühlergehäuse (174) angeordnet ist, das an dem Grundkörper (114) des Zellverbinders (112) festgelegt ist.
Zellverbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (114) des Zellverbinders (112) einen Vorsprung (196) aufweist, an dem das Temperaturfühlergehäuse (174) festgelegt ist.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlergehäuse (174) stoffschlüssig an dem Grundkörper (114) festgelegt ist.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die größte Ausdehnung des Temperaturfühlergehäuses (174) kleiner ist als die größte Ausdehnung des Grundkörpers (114) des Zellverbinders (112) in einer Querrichtung (128) des Zellverbinders (112), die senkrecht zu einer Ebene verläuft, welche im montierten Zustand des Zellverbinders (112) die Längsachsen (106) der beiden elektrochemischen Zellen (102a, 102b) enthält.
Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (136) ein NTC-Element, ein PTC-Element, ein Thermoelement oder ein Peltierelement ist.
Elektrochemische Vorrichtung, umfasst mindestens eine erste elektrochemische Zelle (102a) mit einem ersten Zellterminal (108a), eine zweite elektrochemische Zelle (102b) mit einem zweiten Zellterminal (108b) und einen das erste Zellterminal (108a) und das zweite Zellterminal (108b) elektrisch leitend miteinander verbindenden Zellverbinder (112) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.