DE102011016373A1 - Batterieblock, insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Batterieblock, insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batterieblock (01), insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren Batteriezellen (02), wobei die Batteriezellen (02) zur Bildung des Batterieblocks (01) elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei die Batteriezellen (02) durch an den Ausgangspolen (03) der Batteriezellen (02) angebrachte Laststromverbinder (04) zumindest teilweise in Reihe geschaltet sind, und wobei am Batterieblock (01) ein elektronischer Schaltungsträger (08) angebracht ist, der mit den Laststromverbindern (04) kontaktiert ist, und wobei auf dem Schaltungsträger (08) zumindest eine elektronische Überwachungsschaltung (14) vorgesehen ist, mit der die Ausgangsspannung zwischen den Ausgangspolen (03) der einzelnen Batteriezellen (02) gemessen werden kann, und wobei auf dem Schaltungsträger (08) zumindest eine elektronische Symmetrierungsschaltung (14) vorgesehen ist, mit der die Ausgangsspannung der einzelnen Batteriezellen (02) in Abhängigkeit von den Messergebnissen der Überwachungsschaltung (14) verändert, insbesondere angeglichen, werden kann, wobei der Schaltungsträger (08) in der Art einer Flexleiterplatte ausgebildet ist, deren biegsame Leiterbahnen auf einer biegsamen Trägerfolie angeordnet sind, wobei an der Flexleiterplatte (08) zumindest abschnittsweise biegsame Kontaktelemente (11) vorgesehen sind, über die die Überwachungsschaltung (14) und die Symmetrierungsschaltung (14) auf der Flexleiterplatte (08) mit den Laststromverbindern (04) an den Batteriezellen (02) kontaktiert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Batterieblock mit mehreren Batteriezellen, wie er insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen kann.
  • Der zunehmende Trend zur Elektromobilität führt dazu, dass in Kraftfahrzeugen zunehmend größere Energiemengen in elektrischen Energiespeichern zwischengespeichert werden müssen. Die kleinsten Speichereinheiten zur elektrochemischen Speicherung von Energie sind dabei so genannte Batteriezellen, die einen Plus-Ausgangspol und einen Minus-Ausgangspol haben. Bauartbedingt ist die Kapazität dieser Batteriezellen zur Aufnahme und Zwischenspeicherung von elektrischer Energie begrenzt. Dies führt dazu, dass eine Batteriezelle keine ausreichende Kapazität dafür bietet, um die für den Betrieb eines Elektrofahrzeugs notwendige Energiemenge zu speichern.
  • Um die Speicherkapazität zu erhöhen ist es deshalb üblich, einzelne Batteriezellen zu so genannten Batterieblocks zu kombinieren. Ein solcher Batterieblock besteht also aus mehreren Batteriezellen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Bei der Elektrifizierung des Batterieblocks werden die einzelnen Batteriezellen zumindest teilweise in Reihe geschaltet, um die zur Verfügung stehenden Ausgangsspannungswerte auf das notwendige Niveau zu erhöhen. Um die einzelnen Batteriezellen elektrisch in Reihe zu schalten, werden zwischen den Ausgangspolen der Batteriezellen Laststromverbinder angebracht, so dass der Strom beim Betrieb des Batterieblocks nacheinander durch alle in Reihe geschalteten Batteriezellen fließt.
  • Bei der Reihenschaltung mehrerer Batteriezellen zu einem gemeinsamen Batterieblock ist es erforderlich, dass die Ausgangsspannungen der einzelnen Batteriezellen symmetriert werden, d. h. die Ausgangsspannungen aller in einem Batterieblock befindlichen Batteriezellen ungefähr den gleichen Ladezustand, insbesondere das gleiche Spannungsniveau, aufweisen.
  • Um diese notwendige Symmetrierung der Ausgangsspannungen der einzelnen Batteriezellen im Batterieblock gewährleisten zu können, ist ein Schaltungsträger, bei dem es sich üblicherweise um eine starre Leiterplatte handelt, mit einer darauf angeordneten Überwachungsschaltung und einer ebenfalls darauf angeordneten Synchronisationsschaltung vorgesehen. Der Schaltungsträger ist an den Laststromverbindern zwischen den Polen der einzelnen Batteriezellen kontaktiert, so dass mit der Überwachungsschaltung die Ausgangsspannung der einzelnen Batteriezellen gemessen und überwacht werden kann. Abhängig von diesem Messergebnis der einzelnen Ausgangsspannungen an den verschiedenen Batteriezellen im Batterieblock kann dann mit der Symmetrierungsschaltung die Ausgangsspannung der einzelnen Batteriezellen in Abhängigkeit von den Messergebnissen der Überwachungsschaltung verändert und dadurch insbesondere angeglichen werden. Die Veränderungen der Ausgangsspannungen der einzelnen Batteriezellen erfolgt dabei üblicherweise so, dass durch die Symmetrierungsschaltung an den einzelnen Batteriezellen Blindleistung abgenommen und beispielsweise in Wärme umgewandelt wird, so dass alle Batteriezellen in ihrem Ausgangsspannungsniveau an das Ausgangsspannungsniveau der Batteriezelle mit dem niedrigsten Ladezustand angeglichen werden können. Alternativ zu dieser passiven Symmetrierung durch Abnahme von Blindleistung kann auch eine aktive Umschichtung zwischen den einzelnen Batteriezellen von der Symmetrierungsschaltung vorgenommen werden.
  • Ein großes Problem bei den bekannten Batterieblocks stellt deren Dauerstandfestigkeit gegenüber Vibrationen, wie sie in Kraftfahrzeugen üblicherweise auftreten, dar. Die Vielzahl von elektrischen Kontakten zwischen den Ausgangspolen der Batteriezellen, den Laststromverbindern und den Kontaktelementen des elektronischen Schaltungsträgers kann unter dem Einfluss von Vibrationen dazu führen, dass sich Kontakte lösen bzw. verschlechtern und die Funktionsfähigkeit des Batterieblocks dadurch insgesamt beeinträchtigt wird. Soweit zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Bestandteile geflochtene Kontaktelemente, beispielsweise Elektrolitzen, verwendet werden, bedeutet dies einen sehr hohen Kostenaufwand, da diese Bauteile nur schlecht automatisiert verbaut werden können.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aus mehreren Batteriezellen in Reihenschaltung gebildeten Batterieblock vorzuschlagen, der gegenüber Vibrationen weitgehend unempfindlich ist und zugleich kostengünstig hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch einen Batterieblock nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der erfindungsgemäße Batterieblock beruht auf dem Grundgedanken, dass der Schaltungsträger auf dem Batterieblock, mit dem insbesondere die Überwachungsschaltung und die Symmetrierungsschaltung vorgesehen ist, in der Art einer Flexleiterplatte ausgebildet ist. Diese Flexleiterplatten weisen eine biegsame Trägerfolie auf, auf der biegsame Leiterbahnen verlaufen. Durch diese insgesamt biegsame Struktur der Flexleiterplatten ist es möglich, biegsame Kontaktelemente vorzusehen, um über diese die Überwachungsschaltung und die Symmetrierungsschaltung, die auf der Flexleiterplatte angeordnet sind, mit den Laststromverbindern an der Batteriezelle in biegsamer Weise zu kontaktieren. Aufgrund dieser zumindest abschnittsweise biegsamen Kontaktelemente werden also die Flexleiterplatte einerseits und die Batteriezellen im Batterieblock andererseits hinsichtlich der mechanischen Schwingungen voneinander entkoppelt. Zur Herstellung des eigentlichen elektrischen Kontakts zwischen Flexleiterplatte und Laststromverbindern kann beispielsweise an biegsamen Abschnitten der Flexleiterplatte ein Stecker angebracht sein, der am zugeordneten Laststromverbinder aufgesteckt wird. Die erfindungsgemäße mechanische Entkopplung zwischen der Flexleiterplatte einerseits und den Batteriezellen im Batterieblock andererseits führt zu einer hohen Dauerstandfestigkeit der elektronischen Bauteile auf der Flexleiterplatte, ohne dass dazu ein sehr hoher Befestigungs- und Dämpfungsaufwand betrieben werden müsste. Außerdem wird die Montage des Batterieblocks erheblich vereinfacht, da die biegsamen Abschnitten der Kontaktelemente einen einfachen Toleranzausgleich beim Anschluss der Flexleiterplatte an die Pole der Batteriezellen ermöglichen.
  • Der Zusammenbau eines Batterieblocks aus mehreren Batteriezellen und der Flexleiterplatte und den Laststromverbindern wird erheblich dadurch vereinfacht, wenn die Laststromverbinder an den biegsamen Kontaktelementen der Flexleiterplatte vormontiert sind. Dazu können die Laststromverbinder beispielsweise an den entsprechenden Kabelschwänzen der Flexleiterplatte angelötet oder angesteckt sein. Durch Anbringen der Laststromverbinder an den Polen der Batteriezellen kann dann die notwendige Reihenschaltung des Batterieblocks aus den verschiedenen Batteriezellen realisiert werden. Dazu können die Laststromverbinder an den Polen der Batteriezellen beispielsweise angelötet oder angeschweißt werden, um eine unlösbare Kontaktstelle zu bilden, oder es können lösbare Schraub- bzw. Steckkontakte zwischen den Laststromverbindern und den Polen der Batteriezellen vorgesehen werden.
  • Um die Handhabung der Flexleiterplatte mit den vormontierten Laststromverbindern zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn an der Flexleiterplatte Stützelemente vorgesehen sind, mit denen die vormontierten Laststromverbinder in der Leiterplattenebene gehalten werden. Ein undefiniertes Abhängen der vormontierten Laststromverbinder wird dadurch verhindert. Bei Bedarf können diese Stützelemente durchtrennt werden, um die Laststromverbinder entsprechend freier positionieren zu können.
  • Um die Ausgangsspannungen der einzelnen Batteriezellen mit der Überwachungsschaltung möglichst genau messen zu können, müssen die Messpunkte an allen Ausgangspolen möglichst gleichartig angeordnet sein, da sich ansonsten durch die unterschiedliche Anordnung der Messpunkte Messfehler ergeben. Um dies zu realisieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Laststromverbinder einen definierten Messabgriffspunkt aufweisen, an dem die Überwachungsschaltung über die biegsamen Kontaktelemente an die Laststromverbinder angeschlossen ist. Dadurch werden Messfehler durch eine variable Anordnung des Messabgriffspunkts an den verschiedenen Laststromverbindern ausgeschlossen.
  • Besonderes einfach kann der definierte Messabgriffspunkt von einem abkragenden Bauteilabschnitt des Laststromverbinders gebildet werden.
  • Weiterhin ist es vorzugswürdig, wenn die Laststromverbinder zwischen den einzelnen Batteriezellen eine achsensymmetrische, insbesondere T-förmige, Y-förmige oder V-förmige, Gestalt aufweisen, wobei die biegsamen Kontaktelemente der Flexleiterplatte auf der Mittelachse der Laststromverbinder kontaktiert sind. Die Kontaktelemente der Laststromverbinder an den Polen der Batteriezellen sind im Unterschied dazu achsensymmetrisch zur Mittelachse kontaktiert. Im Ergebnis ergibt sich daraus, dass der Messpunkt für die Messung der Ausgangsspannung gerade immer exakt genau in der Mitte zwischen den beiden Polen der Batteriezellen angeordnet ist und somit Messfehler bei der Messung der Ausgangsspannungen durch Ungenauigkeiten bei der Anordnung der Messpunkte ausgeschlossen werden.
  • Zur Herstellung von Laststromverbindern ist es besonders vorteilhaft, wenn diese in der Art von Stanzflächen ausgebildet sind, da diese Stanzflächen in einfacher Weise die immergleiche Form aufweisen und somit Messfehler durch ungenaue Anordnung der Messpunkte ausgeschlossen werden. Insbesondere können abkragende Bauteilabschnitte zur Bildung von jeweils einem definierten Messabgriffspunkt einfach ausgebildet werden. Alternativ dazu können aber auch Litzen oder Litzenbänder mit einem entsprechend geeignetem Querschnitt als Laststromverbinder zum Einsatz kommen.
  • Für den Betrieb von Batterieblöcken in Kraftfahrzeugen ist insbesondere auch die jeweils herrschende Temperatur im Batterieblock von großer Bedeutung. Um diese Information erhalten zu können, ist es deshalb besonders vorteilhaft, wenn auf der erfindungsgemäß verwendeten Flexleiterplatte zusätzlich noch eine Temperaturmessschaltung vorgesehen ist, mit der die Temperatur an oder im Batterieblock zumindest bereichsweise gemessen werden kann. Aufgrund der biegsamen Gestalt der Flexleiterplatte können die Temperatursensoren der Temperaturmessschaltung in einfacher Weise am Batterieblock platziert werden.
  • Wird die Temperatur im Batterieblock mit der Temperaturmessschaltung überwacht, so ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn auf der Flexleiterplatte zumindest ein Heizelement vorgesehen ist, mit dem der Batterieblock zumindest bereichsweise beheizt werden kann. Damit ist es möglich bei Unterschreitung bestimmter Temperaturniveaus zumindest einzelne Bereiche des Batterieblocks anzuwärmen, um einen korrekten Betrieb des Batterieblocks zu gewährleisten. Die Integration von Heizelementen auf einer Flexleiterplatte ist ohne Weiteres möglich, beispielsweise durch Verlegung von Widerstandsleiterbahnen, die sich insbesondere mäanderförmig auf der Flexleiterplatte erstrecken.
  • Um den Betrieb des Batterieblocks möglichst autonom steuern zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn auf der Flexleiterplatte eine dem Batterieblock zugeordnete elektronische Blocksteuereinrichtung vorgesehen ist, die die elektronische Überwachungsschaltung und die elektronische Symmetrierungsschaltung des Batterieblocks ansteuert. Bei dieser Blocksteuereinrichtung kann es sich beispielsweise um einen integrierten Schaltkreis mit eigener Datenintelligenz handeln, der die Bearbeitung für die Symmetrierung der Ausgangsspannungen an den einzelnen Batteriezellen im Batterieblock selbstständig übernimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektronische Blocksteuereinrichtung auf einer starren Leiterplatte angeordnet, die ihrerseits mit den Leiterbahnen der Flexleiterplatte kontaktiert, insbesondere aufgelötet, ist. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass die elektronischen Bauteile, insbesondere die Computerchips, direkt auf den Leiterbahnen der Flexleiterplatte kontaktiert, insbesondere aufgelötet, sind.
  • Sollten in einem Anwendungsfall, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, mehrere Batterieblocks zusammengeschaltet werden, um die zur Verfügung stehende Spannungskapazität weiter zu erhöhen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Flexleiterplatte zumindest eine Datenschnittstelle aufweist, über die Daten zwischen den Blocksteuereinrichtungen der einzelnen Batterieblocks bzw. Daten zwischen der Blocksteuereinrichtung und einer übergeordneten Zentralsteuereinrichtung ausgetauscht werden können. Auf diese Weise kann dann eine Datenkommunikation zwischen den einzelnen Batterieblocks bzw. zwischen den Batterieblocks einerseits und einer übergeordneten Zentralsteuereinrichtung aufgebaut werden.
  • Die Datenschnittstelle der Flexleiterplatte zur Datenübertragung auf andere Batterieblocks bzw. auf die übergeordnete Zentralsteuereinrichtung sollte bevorzugt ein Kopplerelement zur galvanischen Trennung der einzelnen Batterieblocks enthalten, so dass die Übertragung von Daten ermöglicht, aber die Übertragung von elektrischen Spannungen zwischen den einzelnen Batterieblocks ausgeschlossen ist. Als Kopplerelement zur galvanischen Trennung zwischen den einzelnen Batterieblocks kann beispielsweise ein Optokoppler in den Datenschnittstellen der Flexleiterplatten eingesetzt werden. Alternativ zu solchen optisch wirkenden Kopplerelementen können auch kapazitiv oder induktiv wirkende Kopplerelemente eingesetzt werden.
  • Um die verschiedenen Funktionselemente auf der Flexleiterplatte, beispielsweise ein Temperaturmesssensor oder eine Heizeinrichtung, in einfacher Weise problemlos an den unterschiedlichen Stellen des Batterieblocks platzieren zu können, sollte die Flexleiterplatte Faltzonen und/oder Biegezonen aufweisen, in denen die Leiterbahnen und die Trägerfolie durch Anbringung von Faltradien oder Biegeradien aus der Folienebene abgelenkt werden können. Auf diese Weise kann die Flexleiterplatte nach Anbringung auf dem Batterieblock eine dreidimensionale Gestalt einnehmen, ohne dass dazu zusätzliche Kontaktstellen angebracht werden müssten.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn an der Flexleiterplatte biegsame Kabelschwänze vorgesehen sind, deren Enden problemlos an den unterschiedlichen Stellen des Batterieblocks platziert werden können, wobei in den Kabelschwänzen im Wesentlichen keine Vibrationsschwingungen übertragen werden.
  • Um die Flexleiterplatte an den einzelnen Batterieblocks untereinander zu kontaktieren bzw. mit der übergeordneten Zentralsteuereinrichtung Kontakt zu schaffen, sollte auf der Flexleiterplatte eine kontaktierbare Anschlusszone vorgesehen sein, in denen die Leiterbahnen durch Löten, insbesondere durch Bügellöten, kontaktierbar sind.
  • Um die erfindungsgemäße Symmetrierung der einzelnen Batteriezellen in einfacher Weise realisieren zu können, kann die Symmetrierungsschaltung ein Widerstandselement umfassen, das auf der Flexleiterplatte angeordnet ist und an dem zur Anpassung der Ausgangsspannungen der verschiedenen Batteriezellen Blindleistung abgegeben werden kann.
  • Um das Widerstandselement zur Abgabe der Blindleistung während der Symmetrierung konstruktiv umzusetzen, kann auf der Flexleiterplatte eine mäanderförmig verlegte, flexible Leiterbahn vorgesehen sein. Durch die mäanderförmige Form der Leiterbahn entsteht ein entsprechend höherer elektrischer Widerstand, so dass bei der Durchleitung von Strom durch diese mäanderförmige Leiterbahn eine Erwärmung stattfindet, durch die Blindleistung abgenommen werden kann.
  • Ein solcher Batterieblock besteht also aus mehreren Batteriezellen, die eventuell nur lose über die gemeinsame Flexleiterplatte verbunden sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Batteriezellen, insbesondere weitgehend starr, mechanisch miteinander verbunden sind und somit ein einheitlich befestigbares Bauteil bilden.
  • Verschiedene Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 zwei Batterieblocks zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug in schematisch dargestellter perspektivischer Ansicht;
  • 2 eine Flexleiterplatte zur Verwendung an einem Batterieblock in schematisch dargestellter Ansicht von oben.
  • 1 zeigt zwei Batterieblocks 01, welche jeweils aus fünf Batteriezellen 02 aufgebaut sind. Die Ausgangspole 03 der verschiedenen Batteriezellen 02 sind durch Anbringung von Laststromverbindern 04 miteinander kontaktiert, so dass sich eine Reihenschaltung von fünf Batteriezellen in jeden der beiden Batterieblöcke 01 ergibt. Durch einen Laststromverbinder 05 zwischen den beiden Batterieblocks 01 werden auch die beiden Batterieblocks 01 in Reihe geschaltet, so dass sich insgesamt eine Reihenschaltung von 10 Batteriezellen 02 ergibt. An Anschlussklemmen 06 und 07 kann die insgesamt von den beiden Batterieblocks 01 abgegebene Ausgangsspannung abgenommen und beispielsweise zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs genutzt werden.
  • Auf den Batterieblocks 01 ist jeweils eine Flexleiterplatte 08 angeordnet, auf der verschiedenste elektronische Schaltungen realisiert sind (siehe 2). Die Leiterbahnen der Flexleiterplatten 08 sind dabei mit den T-förmigen Laststromverbindern 04 kontaktiert, so dass die Ausgangsspannungen zwischen den einzelnen Ausgangspolen 03 durch die auf der Flexleiterplatte vorgesehene Überwachungsschaltung gemessen und durch die ebenfalls auf der Flexleiterplatte 08 angeordnete Symmetrierungsschaltung verändert werden können.
  • Jede der Flexleiterplatten 08 weist mehrere Datenschnittstellen 09 auf, die eine Datenübertragung zwischen den verschiedenen Flexleiterplatten 08 und eine Datenübertragung zu einer übergeordneten Zentralsteuereinrichtung 10 ermöglichen. In den Datenschnittstellen 09 befinden sich dabei Optokoppler, die eine Übertragung von elektrischen Spannungen zwischen den einzelnen Flexleiterplatten bzw. zwischen den Flexleiterplatten und der Zentralsteuereinrichtung 10 ausschließen.
  • 2 zeigt zwei Flexleiterplatten 08 in prinzipieller Ansicht von oben, wobei die in 2 dargestellten Flexleiterplatten 08 sich dadurch unterscheiden, dass an ihnen nicht, wie in 1 dargestellt, lediglich fünf Batteriezellen, sondern insgesamt jeweils sechs Batteriezellen angeschlossen werden können. An biegsamen Kontaktelementen 11 der Flexleiterplatte 08 ist jeweils ein Laststromverbinder 04a kontaktiert. Durch die biegsamen Kontaktelemente 11 der Flexleiterplatte 08 ist gewährleistet, dass sich Vibrationen von den Batteriezellen 02 nicht auf die Bauteile auf der Flexleiterplatte 08 übertragen.
  • Die Ausgangspole 03 der in 2 nicht dargestellten Batteriezellen 02 sind an den Laststromverbindern 04a jeweils achsensymmetrisch kontaktiert, so dass an den in der Achsenmitte angeordneten Kontaktelementen 11 jeweils messfehlerfrei die Ausgangsspannung zwischen den Batteriezellen abgenommen werden kann. Die Messung der Ausgangsspannungen zwischen den einzelnen Ausgangspolen 03 erfolgt dabei in einer kombinierten Überwachungs- und Symmetrierungsschaltung 14. Eine Blocksteuereinrichtung 12, die von einem integrierten Schaltkreis, beispielsweise einem Computerchip, gebildet ist, überwacht und steuert die kombinierte Überwachungs- und Symmetrierungsschaltung 14. Der Computerchip der Blocksteuereinrichtung 12 ist seinerseits auf einer starren Leiterplatte 13 kontaktiert. Abhängig von den Messergebnissen der Überwachungs- und Symmetrierungsschaltung 14 kann dann durch Ansteuerung einer Überwachungs- und Symmetrierungsschaltung 14 jeweils Blindleistung an Widerständen 15 abgenommen werden, um die Ausgangsspannungen der Batteriezellen 02 auf ein einheitliches Niveau zu symmetrieren. Als Widerstand 15a kommt dabei auch eine mäanderförmig auf der Flexleiterplatte 08 verlegte Leiterbahn infrage.
  • Zur Temperaturmessung der Temperatur an und im Batterieblock 01 können auf der Flexleiterplatte 08 zusätzlich noch Temperaturmessschaltungen 16 realisiert sein, deren Messdaten ebenfalls an die Blocksteuereinrichtung 12 weitergeleitet werden. Die Temperaturmessschaltungen 16 sind dabei jeweils auf einem Kabelschwanz 17 angeordnet, der umgebogen oder umgefaltet werden kann. Auf diese Weise können die Sensoren der Temperaturmessschaltung 16 in einfacher Weise an den benötigten Stellen des Batterieblocks 01 positioniert werden.
  • Weiterhin sind an der gegenüberliegenden Seite der Flexleiterplatte 08 sechs Kabelschwänze 18 vorgesehen, auf denen jeweils eine elektrische Heizeinrichtung 19 durch mäanderförmig verlegte Leiterbahnen realisiert ist. Auch die Kabelschwänze 18 können umgefaltet oder umgebogen werden, um die Heizelemente 19 auf den Batterieblocks 01 zu positionieren.
  • Zwischen den beiden Flexleiterplatten 08 wird der elektrische Kontakt durch Bügellöten von zwei übereinandergelegten Anschlusszonen 20 und 21 realisiert. An den Ausschnitten der Flexleiterplatte 08 zur Aufnahme der Laststromverbinder 05 stehen Stützelemente 22 aus der Trägerfolie der Flexleiterplatte 08 hervor, um die Laststromverbinder 05 zusammen mit den biegsamen Kontaktelementen 11 in der Leiterplattenebene der Flexleiterplatte 08 zu halten. Bei Bedarf können diese Stützelemente 22 durchtrennt werden, um die Laststromverbinder 05 besser positionieren zu können.
  • An den Laststromverbindern 04 ist jeweils ein abkragender Bauteilabschnitt 23 vorgesehen, an dem die Überwachungsschaltung 14 über die biegsamen Kontaktelemente 11 angeschlossen ist und dadurch einen definierten Messabgriffspunkt bildet. Messfehler durch eine variable Anordnung des Messabgriffspunkts an den verschiedenen Laststromverbindern sind damit ausgeschlossen.
  • Besonderes einfach kann der definierte Messabgriffspunkt von einem abkragenden Bauteilabschnitt des Laststromverbinders gebildet werden.

Claims (19)

  1. Batterieblock (01), insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren Batteriezellen (02), wobei die Batteriezellen (02) zur Bildung des Batterieblocks (01) elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei die Batteriezellen (02) durch an den Ausgangspolen (03) der Batteriezellen (02) angebrachte Laststromverbinder (04) zumindest teilweise in Reihe geschaltet sind, und wobei am Batterieblock (01) ein elektronischer Schaltungsträger (08) angebracht ist, der mit den Laststromverbindern (04) kontaktiert ist, und wobei auf dem Schaltungsträger (08) zumindest eine elektronische Überwachungsschaltung (14) vorgesehen ist, mit der die Ausgangsspannung zwischen den Ausgangspolen (03) der einzelnen Batteriezellen (02) gemessen werden kann, und wobei auf dem Schaltungsträger (08) zumindest eine elektronische Symmetrierungsschaltung (14) vorgesehen ist, mit der die Ausgangsspannung der einzelnen Batteriezellen (02) in Abhängigkeit von den Messergebnissen der Überwachungsschaltung (14) verändert, insbesondere angeglichen, werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (08) in der Art einer Flexleiterplatte ausgebildet ist, deren biegsame Leiterbahnen auf einer biegsamen Trägerfolie angeordnet sind, wobei an der Flexleiterplatte (08) zumindest abschnittsweise biegsame Kontaktelemente (11) vorgesehen sind, über die die Überwachungsschaltung (14) und die Symmetrierungsschaltung (14) auf der Flexleiterplatte (08) mit den Laststromverbindern (04) an den Batteriezellen (02) kontaktiert sind.
  2. Batterieblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromverbinder (04) an den biegsamen Kontaktelementen (11) der Flexleiterplatte (08) vormontiert, insbesondere angelötet oder angesteckt, sind und an den Ausgangspolen (03) der Batteriezellen (02) kontaktiert, insbesondere angelötet, angeschweißt oder angesteckt, werden können.
  3. Batterieblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Flexleiterplatte (08) Stützelemente (22) vorgesehen sind, mit denen die vormontierten Laststromverbinder (04) in der Leiterplattenebene gehalten werden.
  4. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromverbinder (04) einen definierten Messabgriffspunkt aufweisen, an dem die Überwachungsschaltung (14) über die biegsamen Kontaktelemente (11) an die Laststromverbinder (04) angeschlossen ist.
  5. Batterieblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Messabgriffspunkt von einem abkragenden Bauteilabschnitt (23) des Laststromverbinders (04) gebildet wird.
  6. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromverbinder (04) eine achsensymmetrische, insbesondere T-förmige oder Y-förmige oder V-förmige, Gestalt aufweisen, wobei die biegsamen Kontaktelemente (11) der Flexleiterplatte (08) auf der Mittelachse der Laststromverbinder (04) kontaktiert sind, und wobei die Ausgangspole (03) der Batteriezellen achsensymmetrisch zur Mittelachse an den Laststromverbindern (04) kontaktiert sind.
  7. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromverbinder (04) in der Art von Stanzblechen, Litzen oder Litzenbändern ausgebildet sind.
  8. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Flexleiterplatte (08) zumindest eine Temperaturmessschaltung (16) vorgesehen ist, mit der die Temperatur an oder im Batterieblock (01) zumindest bereichsweise gemessen werden kann.
  9. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Flexleiterplatte (08) zumindest ein Heizelement (19) vorgesehen ist, mit dem der Batterieblock (01) zumindest bereichweise, insbesondere in Abhängigkeit von den Messergebnissen der Temperaturmessschaltung (16), beheizt werden kann.
  10. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexleiterplatte (08) eine dem Batterieblock (01) zugeordnete elektronische Blocksteuereinrichtung (12) aufweist, die die elektronische Überwachungsschaltung (14) und die elektronische Symmetrierungsschaltung (14) des Batterieblocks (01) ansteuert.
  11. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Blocksteuereinrichtung (12) auf einer starren Leiterplatte (13) angeordnet ist, wobei die starre Leiterplatte (13) mit den Leiterbahnen der Flexleiterplatte kontaktiert, insbesondere aufgelötet, ist.
  12. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexleiterplatte (08) zumindest eine Datenschnittstelle (09) aufweist, über die Daten zwischen der Blocksteuereinrichtung (12) auf der Flexleiterplatte (08) einerseits und einer übergeordneten, mehreren Batterieblocks zugeordneten Zentralsteuereinrichtung (10) außerhalb der Flexleiterplatte (08) anderseits oder einer Blocksteuereinrichtung (12) eines zweiten Batterieblocks (01) ausgetauscht werden können.
  13. Batterieblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (09) der Flexleiterplatte (08) ein elektrisches Kopplerelement, insbesondere ein optisch, kapazitiv oder induktiv wirkendes Kopplerelement, aufweist, welches die Übertragung von Daten ermöglicht und die Übertragung von elektrischen Spannungen im Wesentlichen ausschließt.
  14. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexleiterplatte (08) Faltzonen und/oder Biegezonen aufweist, in denen die Leiterbahnen und die Trägerfolie durch Anbringung von Faltradien oder Biegeradien aus der Folienebene abgelenkt werden können.
  15. Batterieblock nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexleiterplatte (08) biegsame Kabelschwänze (17, 18) aufweist.
  16. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexleiterplatte (08) kontaktierbare Anschlusszonen (20, 21) aufweist, in denen die Leiterbahnen benachbarter Flexleiterplatten (08) durch Löten, insbesondere durch Bügellöten, kontaktierbar sind.
  17. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrierungsschaltung (14) ein Widerstandselement (15) umfasst, an dem zur Anpassung der Ausgangsspannung einer Batteriezelle (02) Blindleistung abgegeben werden kann.
  18. Batterieblock nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (15a) der Symmetrierungsschaltung (14) von einer mäanderförmig verlegten, flexiblen Leiterbahn der Flexleiterplatte (08) gebildet wird.
  19. Batterieblock nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (02) zur Bildung des Batterieblocks (01) miteinander mechanisch verbunden sind.
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