DE102011016373A1 - Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements - Google Patents
Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011016373A1 DE102011016373A1 DE102011016373A DE102011016373A DE102011016373A1 DE 102011016373 A1 DE102011016373 A1 DE 102011016373A1 DE 102011016373 A DE102011016373 A DE 102011016373A DE 102011016373 A DE102011016373 A DE 102011016373A DE 102011016373 A1 DE102011016373 A1 DE 102011016373A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit board
- battery block
- battery
- flex circuit
- load current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
- H01M50/51—Connection only in series
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Batterieblock mit mehreren Batteriezellen, wie er insbesondere zur Verwendung als Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen kann.The invention relates to a battery block with a plurality of battery cells, as it can be used in particular for use as energy storage in a motor vehicle.
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.The increasing trend towards electromobility means that in motor vehicles increasingly larger amounts of energy have to be cached in electrical energy storage systems. The smallest storage units for the electrochemical storage of energy are so-called battery cells, which have a positive output terminal and a minus output terminal. Due to the design of the capacity of these battery cells for receiving and caching of electrical energy is limited. As a result, a battery cell does not provide sufficient capacity to store the amount of energy necessary to operate an electric vehicle.
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.In order to increase the storage capacity, it is therefore common to combine individual battery cells into so-called battery packs. Such a battery block thus consists of several battery cells that are electrically connected to each other. During the electrification of the battery pack, the individual battery cells are at least partially connected in series in order to increase the available output voltage values to the necessary level. In order to electrically connect the individual battery cells in series, load current connectors are mounted between the output terminals of the battery cells, so that the current during operation of the battery block sequentially flows through all series-connected battery cells.
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.When connecting several battery cells in series to a common battery block, it is necessary that the output voltages of the individual battery cells are balanced, d. H. the output voltages of all the battery cells in a battery block have approximately the same state of charge, in particular the same voltage level.
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.In order to be able to ensure this necessary symmetrization of the output voltages of the individual battery cells in the battery pack, a circuit carrier, which is usually a rigid printed circuit board, is provided with a monitoring circuit arranged thereon and a synchronization circuit likewise arranged thereon. The circuit carrier is contacted to the load current connectors between the poles of the individual battery cells, so that the monitoring circuit, the output voltage of the individual battery cells can be measured and monitored. Depending on this measurement result of the individual output voltages at the different battery cells in the battery block, the output voltage of the individual battery cells can then be changed as a function of the measurement results of the monitoring circuit with the balancing circuit and thereby be aligned in particular. The changes in the output voltages of the individual battery cells is usually carried out such that reactive power is removed by the balancing circuit at the individual battery cells and converted into heat, for example, so that all battery cells can be adjusted in their output voltage level to the output voltage level of the battery cell with the lowest state of charge. As an alternative to this passive balancing by reduction of reactive power, active switching between the individual battery cells can also be carried out by the balancing circuit.
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.A major problem with the known battery packs is their creep resistance to vibration, as is commonly encountered in motor vehicles. The variety of electrical contacts between the output terminals of the battery cells, the load current connectors and the contact elements of the electronic circuit board may cause under the influence of vibrations, that dissolve or deteriorate contacts and the functioning of the battery pack is thereby impaired overall. As far as the electrical contacting of the individual components braided contact elements, such as electric strands are used, this means a very high cost, since these components can be installed only poorly automated.
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.Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to propose a battery block formed from a plurality of battery cells connected in series, which is largely insensitive to vibration and at the same time can be produced inexpensively. This object is achieved by a battery pack according to the teaching of
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
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.The battery block according to the invention is based on the basic idea that the circuit carrier is formed on the battery block, with which in particular the monitoring circuit and the balancing circuit is provided, in the manner of a flex circuit board. These flexible printed circuit boards have a flexible carrier foil on which flexible printed conductors run. Through this overall flexible structure of the flex circuit boards, it is possible to provide flexible contact elements to over these to contact the monitoring circuit and the balancing circuit, which are arranged on the flex circuit board, with the load current connectors on the battery cell in a flexible manner. Because of these at least partially flexible contact elements, therefore, the flex circuit board on the one hand and the battery cells in the battery pack on the other hand are decoupled from each other in terms of mechanical vibrations. To produce the actual electrical contact between the flex circuit board and the load current connectors, it is possible, for example, to attach a plug to flexible sections of the flex circuit board, which plug is attached to the associated load current connector. The inventive mechanical decoupling between the flex circuit board on the one hand and the battery cells in the battery block on the other hand leads to a high creep strength of the electronic components on the flex circuit board, without the need for a very high mounting and damping effort would be operated. In addition, the mounting of the battery pack is considerably simplified because the flexible sections of the contact elements allow easy tolerance compensation when connecting the flex circuit board to the poles of the battery cells.
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.The assembly of a battery pack of multiple battery cells and the flex circuit board and load current connectors is greatly facilitated by pre-mounting the load current connectors to the flexible contact elements of the flex circuit board. For this purpose, the load current connectors can be soldered or plugged, for example, to the corresponding cable tails of the flex circuit board. By attaching the load current connector to the poles of the battery cells then the necessary series connection of the battery pack can be realized from the various battery cells. For this purpose, the load current connector can be soldered or welded to the poles of the battery cells, for example, to form a permanent contact point, or it can be provided detachable screw or plug contacts between the load current connectors and the poles of the battery cells.
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.In order to facilitate the handling of the flex circuit board with the preassembled load current connectors, it is advantageous if support elements are provided on the flex circuit board with which the preassembled load current connectors are held in the circuit board plane. An undefined suspension of the pre-assembled load current connector is thereby prevented. If necessary, these support elements can be severed in order to position the load current connector according to more free.
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.In order to be able to measure the output voltages of the individual battery cells with the monitoring circuit as accurately as possible, the measurement points must be arranged as similar as possible to all output terminals, otherwise there are measurement errors due to the different arrangement of the measurement points. To realize this, it is particularly advantageous if the load current connectors have a defined Meßabgriffspunkt at which the monitoring circuit is connected via the flexible contact elements to the load current connector. As a result, measurement errors due to a variable arrangement of the measuring tap point at the various load current connectors are excluded.
Besonderes einfach kann der definierte Messabgriffspunkt von einem abkragenden Bauteilabschnitt des Laststromverbinders gebildet werden.Particularly simple, the defined Meßabgriffspunkt can be formed by a cantilevered portion of the load current connector.
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.Furthermore, it is preferable if the load current connector between the individual battery cells have an axisymmetric, in particular T-shaped, Y-shaped or V-shaped, with the flexible contact elements of the flex circuit board are contacted on the central axis of the load current connector. In contrast, the contact elements of the load current connectors at the poles of the battery cells are contacted axially symmetrically with respect to the central axis. As a result, it follows that the measuring point for the measurement of the output voltage is just always exactly located exactly in the middle between the two poles of the battery cells and thus measurement errors in the measurement of the output voltages are excluded by inaccuracies in the arrangement of the measuring points.
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.For the production of load current connectors, it is particularly advantageous if these are formed in the manner of punching surfaces, since these punching surfaces have the same shape in a simple manner and thus measurement errors are excluded by inaccurate arrangement of the measuring points. In particular, abkragende component sections can be easily formed to form each of a defined Meßabgriffspunkt. Alternatively, however, strands or stranded strips with a suitably suitable cross section can be used as a load current connector.
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.For the operation of battery blocks in motor vehicles in particular, the prevailing temperature in the battery pack is of great importance. In order to be able to obtain this information, it is therefore particularly advantageous if a temperature measuring circuit is additionally provided on the flex circuit board used according to the invention, with which the temperature on or in the battery block can be measured at least in regions. Due to the flexible shape of the flex circuit board, the temperature sensors of the temperature measurement circuit can be easily placed on the battery block.
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. If the temperature in the battery block is monitored by the temperature measuring circuit, then it is furthermore particularly advantageous if at least one heating element is provided on the flex circuit board with which the battery block can be heated at least in regions. This makes it possible to warm at least some areas of the battery pack when falling below certain temperature levels to ensure proper operation of the battery pack. The integration of heating elements on a flex circuit board is readily possible, for example by laying resistance conductor tracks, which extend in particular meandering on the flex circuit board.
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.In order to be able to control the operation of the battery block as autonomously as possible, it is particularly advantageous if an electronic block control device assigned to the battery block is provided on the flex circuit board, which controls the electronic monitoring circuit and the electronic balancing circuit of the battery block. This block control device can be, for example, an integrated circuit with its own data intelligence, which independently assumes the processing for the balancing of the output voltages at the individual battery cells in the battery block.
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.According to a preferred embodiment, the electronic block control device is arranged on a rigid printed circuit board, which in turn is contacted, in particular soldered, to the printed conductors of the flexible printed circuit board. Alternatively, however, it is also conceivable for the electronic components, in particular the computer chips, to be contacted, in particular soldered, directly on the conductor tracks of the flex circuit board.
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.If, in an application, for example in a motor vehicle, several battery blocks are interconnected in order to further increase the available voltage capacity, it is particularly advantageous if the flex circuit board has at least one data interface via the data between the block control devices of the individual battery blocks or data can be exchanged between the block control device and a higher-level central control device. In this way, data communication between the individual battery blocks or between the battery blocks on the one hand and a higher-level central control device can then be established.
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.The data interface of the flex circuit board for data transmission to other battery packs or to the higher-level central control device should preferably contain a coupler element for the galvanic isolation of the individual battery packs, so that the transmission of data is possible, but the transmission of electrical voltages between the individual battery packs is excluded. As a coupler element for electrical isolation between the individual battery packs, for example, an optocoupler can be used in the data interfaces of the flex circuit boards. As an alternative to such optically acting coupler elements, it is also possible to use capacitively or inductively acting coupler elements.
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.In order to be able to easily place the various functional elements on the flex circuit board, for example a temperature measurement sensor or a heater, at the different locations of the battery block, the flex circuit board should have folding zones and / or bending zones in which the interconnects and the carrier film are attached by affixing folding radii or bending radii can be deflected from the film plane. In this way, the flex PCB can take on a three-dimensional shape after attachment to the battery pack, without the need for additional contact points would be attached.
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.It is particularly advantageous if flexible cable tails are provided on the flex circuit board, the ends of which can be easily placed at the different points of the battery block, substantially no vibration vibrations being transmitted in the cable tails.
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.In order to contact the flex circuit board at the individual battery block with each other or to make contact with the parent central control device, a contactable connection zone should be provided on the flex circuit board, in which the interconnects can be contacted by soldering, in particular by ironing.
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.In order to be able to realize the balancing of the individual battery cells according to the invention in a simple manner, the balancing circuit can comprise a resistance element which is arranged on the flex circuit board and to which reactive power can be output to adapt the output voltages of the different battery cells.
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.In order to constructively implement the resistance element for emitting reactive power during balancing, a meandering, flexible conductor track can be provided on the flex circuit board. Due to the meandering shape of the conductor, a correspondingly higher electrical resistance is produced, so that when the current passes through this meandering conductor, heating takes place, by means of which reactive power can be removed.
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. Such a battery block thus consists of several battery cells, which may only be loosely connected via the common flex circuit board. It is advantageous if the battery cells, in particular largely rigid, are mechanically connected to one another and thus form a component which can be fastened uniformly.
Verschiedene Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.Various aspects of the invention are illustrated schematically in the drawings and are explained below by way of example.
Es zeigen:Show it:
Auf den Batterieblocks
Jede der Flexleiterplatten
Die Ausgangspole
Zur Temperaturmessung der Temperatur an und im Batterieblock
Weiterhin sind an der gegenüberliegenden Seite der Flexleiterplatte
Zwischen den beiden Flexleiterplatten
An den Laststromverbindern
Besonderes einfach kann der definierte Messabgriffspunkt von einem abkragenden Bauteilabschnitt des Laststromverbinders gebildet werden.Particularly simple, the defined Meßabgriffspunkt can be formed by a cantilevered portion of the load current connector.
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011016373A DE102011016373A1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011016373A DE102011016373A1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011016373A1 true DE102011016373A1 (en) | 2012-10-11 |
Family
ID=46875104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011016373A Withdrawn DE102011016373A1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011016373A1 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014094744A1 (en) * | 2012-12-23 | 2014-06-26 | Prosol Invest Deutschland Gmbh | Battery system comprising a battery management system, store system for storing electrical energy comprising such a battery system, and method for bringing such a battery system into operation |
WO2015197311A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Electrical connector for a battery module |
CN105531869A (en) * | 2013-09-06 | 2016-04-27 | 株式会社Lg化学 | Battery cell assembly |
WO2016131731A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | Audi Ag | Battery cell for a battery of a motor vehicle, battery, and motor vehicle |
US10062930B2 (en) | 2015-08-20 | 2018-08-28 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell assembly |
DE102017204551A1 (en) | 2017-03-20 | 2018-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Measuring circuit for a battery module, method for producing a measuring circuit and battery module |
AT519849A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-15 | Avl List Gmbh | BATTERY MODULE WITH TEMPERATURE MONITORING |
DE102017207055A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Electrochemical energy storage, cell controller, energy storage system, means of transportation and contacting device for an electrical energy storage system |
DE102018222880A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Audi Ag | Method and device for providing a switchable battery arrangement |
WO2021078078A1 (en) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Connecting assembly, battery module, battery pack, and device using battery module as power source |
EP3890055A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-06 | Samsung SDI Co., Ltd. | Battery system with a flexible printed circuit comprising a plurality of integrated circuits for voltage and temperature measurement |
WO2023046359A1 (en) * | 2021-09-21 | 2023-03-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Monitoring device which can be assembled for an electric energy storage device, electric energy storage device, and motor vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19810746A1 (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Varta Batterie | Plate with switch for monitoring multi-cell accumulator battery, especially for electric vehicles |
DE10101050A1 (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-26 | Delphi Tech Inc | Electric battery pack has flexible printed circuit for contacting battery modules inserted in battery pack housing provided with air flow openings |
DE102009035469A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Daimler Ag | Battery i.e. lithium ion battery, for use in e.g. hybrid drive vehicle, has single cells provided with set of contact units, and head-laterally cell monitoring device provided with another set of units with respect to former set of units |
-
2011
- 2011-04-07 DE DE102011016373A patent/DE102011016373A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19810746A1 (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Varta Batterie | Plate with switch for monitoring multi-cell accumulator battery, especially for electric vehicles |
DE10101050A1 (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-26 | Delphi Tech Inc | Electric battery pack has flexible printed circuit for contacting battery modules inserted in battery pack housing provided with air flow openings |
DE102009035469A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Daimler Ag | Battery i.e. lithium ion battery, for use in e.g. hybrid drive vehicle, has single cells provided with set of contact units, and head-laterally cell monitoring device provided with another set of units with respect to former set of units |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014094744A1 (en) * | 2012-12-23 | 2014-06-26 | Prosol Invest Deutschland Gmbh | Battery system comprising a battery management system, store system for storing electrical energy comprising such a battery system, and method for bringing such a battery system into operation |
CN105531869B (en) * | 2013-09-06 | 2018-05-08 | 株式会社Lg 化学 | Battery cell assemblies |
CN105531869A (en) * | 2013-09-06 | 2016-04-27 | 株式会社Lg化学 | Battery cell assembly |
EP3029765A4 (en) * | 2013-09-06 | 2016-08-17 | Lg Chemical Ltd | Battery cell assembly |
US9780416B2 (en) | 2013-09-06 | 2017-10-03 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell assembly |
WO2015197311A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Electrical connector for a battery module |
US10978750B2 (en) | 2014-06-26 | 2021-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Electrical connector for a battery module |
CN106463790A (en) * | 2014-06-26 | 2017-02-22 | 罗伯特·博世有限公司 | Electrical connector for a battery module |
US10236539B2 (en) | 2015-02-18 | 2019-03-19 | Audi Ag | Battery cell for a battery of a motor vehicle, battery, and motor vehicle |
WO2016131731A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | Audi Ag | Battery cell for a battery of a motor vehicle, battery, and motor vehicle |
CN107209230A (en) * | 2015-02-18 | 2017-09-26 | 奥迪股份公司 | Battery cell, battery and motor vehicle for automotive battery |
JP2018525772A (en) * | 2015-08-20 | 2018-09-06 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery cell assembly |
US10062930B2 (en) | 2015-08-20 | 2018-08-28 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell assembly |
DE102017204551A1 (en) | 2017-03-20 | 2018-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Measuring circuit for a battery module, method for producing a measuring circuit and battery module |
WO2018171955A1 (en) | 2017-03-20 | 2018-09-27 | Robert Bosch Gmbh | Measurement circuit for a battery module, method for producing a measurement circuit, and battery module |
AT519849A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-15 | Avl List Gmbh | BATTERY MODULE WITH TEMPERATURE MONITORING |
AT519849B1 (en) * | 2017-04-05 | 2020-04-15 | Avl List Gmbh | BATTERY MODULE WITH TEMPERATURE MONITORING |
DE102017207055A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Electrochemical energy storage, cell controller, energy storage system, means of transportation and contacting device for an electrical energy storage system |
DE102018222880A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Audi Ag | Method and device for providing a switchable battery arrangement |
WO2021078078A1 (en) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Connecting assembly, battery module, battery pack, and device using battery module as power source |
US11764444B2 (en) | 2019-10-21 | 2023-09-19 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Connecting assembly, battery module, battery group, and device using battery module as power source |
EP3890055A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-06 | Samsung SDI Co., Ltd. | Battery system with a flexible printed circuit comprising a plurality of integrated circuits for voltage and temperature measurement |
WO2023046359A1 (en) * | 2021-09-21 | 2023-03-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Monitoring device which can be assembled for an electric energy storage device, electric energy storage device, and motor vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011016373A1 (en) | Battery block for use as energy storage in motor car, has contact elements provided at circuit board in sections, and monitoring and balancing circuits in contact with power connector at battery cells on circuit board via contact elements | |
EP1238288B1 (en) | Battery sensor device | |
EP2283537B1 (en) | Battery with battery cells and charge compensation apparatus and pole connections which are welded to one another | |
DE102011087033A1 (en) | PCB connection arrangement | |
EP2652962B1 (en) | Monitoring ic chip for battery management unit | |
WO2015044068A1 (en) | Electrical connector having a resistance coding | |
DE102008021407A1 (en) | Battery Monitoring System | |
DE102009036086A1 (en) | Monitoring electronic circuit for monitoring e.g. lithium-ion-battery in battery system utilized in hybrid vehicle, has multiple of cell-supervision circuits fixed at flex board in material engaged manner | |
DE102010046992A1 (en) | Energy storage system | |
EP3657570A1 (en) | Battery module | |
DE102014200188A1 (en) | Wiring harness for electrically conductive connection and electronic monitoring of multiple battery cells | |
EP2800168B1 (en) | Battery system and method for producing an electroconductive connection between a cell connector and an electronics unit of a battery system | |
DE102012110379A1 (en) | Current detection device | |
EP3161896B1 (en) | Electrical connector for a battery module | |
DE102009034409B4 (en) | Battery monitoring system | |
DE102016122577A1 (en) | Printed circuit board and method for producing the printed circuit board | |
DE102020005235B4 (en) | Electronic component for a cell contacting system | |
WO2009033676A2 (en) | Connection module, accumulator module, and assembly formed thereof for a pre-accumulator of a photovoltaic system | |
DE102010041369A1 (en) | Wiring element, power distributor and vehicle battery | |
DE102013002341A1 (en) | Device for electrically conductive connection of cell controller with storage cells of battery module of e.g. electric car, has measuring taps arranged in terminals according circuit configuration of cells | |
WO2008125371A1 (en) | Contact system with vibration damper for current measuring instruments | |
DE102019208769A1 (en) | accumulator | |
EP1324057B1 (en) | Electronic energy meter, in particular domestic meter | |
DE102020005239B4 (en) | Electronic component for a cell contacting system | |
DE102016015298A1 (en) | Circuit arrangement for an electric battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20131101 |