DE102012205020A1 - Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems - Google Patents

Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems Download PDF

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Abstract

Um ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, wobei das Zellkontaktierungssystem ein Stromleitungssystem mit einem oder mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen und ein Signalleitungssystem mit einer oder mehreren Signalleitungen zum elektrisch leitenden Verbinden einer Signalquelle mit einem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems umfasst, zu schaffen, welches möglichst einfach und dennoch zuverlässig und positionsgenau herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Signalleitungssystem mindestens einen Bondleiter umfasst, der mittels mindestens einer Bondverbindung elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst,
    wobei das Zellkontaktierungssystem
    ein Stromleitungssystem mit einem oder mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen und
    ein Signalleitungssystem mit einer oder mehreren Signalleitungen zum elektrisch leitenden Verbinden einer Signalquelle mit einem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems umfasst.
  • Ein solches Zellkontaktierungssystem dient dazu, einerseits mittels des Stromleitungssystems das Fließen eines Leistungsstroms von und zu den elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung zu ermöglichen und andererseits mittels des Signalleitungssystems eine Einzelzellüberwachung hinsichtlich physikalischer Messgrößen wie beispielsweise der Spannung und der Temperatur zu bewerkstelligen. Hierzu werden beispielsweise Potentialunterschiede zwischen verschiedenen Zellverbindern gemessen und/oder Temperaturen in der Nähe der Zellverbinder mittels geeigneter Temperatursensoren erfasst. Die Signalquellen oder Messstellen sind durch das Signalleitungssystem elektrisch leitend mit dem als Schnittstelle zu einer Überwachungseinheit der elektrochemischen Vorrichtung dienenden Signalleitungsanschluss verbunden.
  • Bei bekannten Zellkontaktierungssystemen erfordert die Anbindung der Signalquellen an den Signalleitungsanschluss einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zellkontaktierungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches möglichst einfach und dennoch zuverlässig und positionsgenau herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Zellkontaktierungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Signalleitungssystem mindestens einen Bondleiter umfasst, der mittels mindestens einer Bondverbindung elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems verbunden ist.
  • Durch das Herstellen von Bondverbindungen lassen sich verschiedene Elemente des Zellkontaktierungssystems, beispielsweise Zellverbinder, Stromanschlüsse, Steckeranschlüsse, Anschlusspins und (insbesondere drahtgebundene) Temperatursensoren, beispielsweise in Form von NTC-Elementen ("Negative Temperature Coefficient"-Elementen) positionsgenau miteinander verbinden.
  • Insbesondere entfällt hierdurch die Notwendigkeit, vor der Montage des Zellkontaktierungssystems einen Kabelbaum vorzukonfektionieren.
  • Erfindungsgemäß wird mindestens ein Bondleiter mittels mindestens einer Bondverbindung an mindestens ein anderes Element des Zellkontaktierungssystems gebondet.
  • Eine solche Bondverbindung kann insbesondere durch Ultraschallbonden hergestellt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die mindestens eine Bondverbindung durch Dickdrahtbonden hergestellt.
  • Vorzugsweise ist mindestens ein Bondleiter an einer ersten Bondverbindung mit einem ersten Element des Zellkontaktierungssystems und an einer zweiten
  • Bondverbindung mit einem zweiten Element des Zellkontaktierungssystems elektrisch leitend verbunden.
  • Um den Bondleiter mit beliebig großen Abständen zwischen der ersten Bondverbindung und der zweiten Bondverbindung ausbilden zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Zellkontaktierungssystem, insbesondere ein Trägerelement des Zellkontaktierungssystems, zwischen der Herstellung der ersten Bondverbindung und der Herstellung der zweiten Bondverbindung relativ zu einem Bondwerkzeug, mittels dessen die Bondverbindungen hergestellt werden, verfahrbar ist, beispielsweise mittels eines Verfahrtisches, an welchem das Zellkontaktierungssystem, insbesondere ein Trägerelement des Zellkontaktierungssystems, oder das Bondwerkzeug gehalten ist.
  • Ein solcher Verfahrtisch ist vorzugsweise in mindestens zwei quer zueinander verlaufenden Verfahrrichtungen (x-Richtung und y-Richtung) verfahrbar. Die beiden Verfahrrichtungen (x-Richtung und y-Richtung) sind dabei vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Bondleiter mittels einer Bondverbindung mit einem Zellverbinder des Zellkontaktierungssystems, vorzugsweise mit einem Kontaktbereich eines Zellverbinders, verbunden ist.
  • Der Kontaktbereich des Zellverbinders ist dabei derjenige Bereich des Zellverbinders, an welchem der Zellverbinder im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung mit einem Zellterminal einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung in Kontakt steht.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter mittels einer Bondverbindung mit einem Anschlusselement eines Temperatursensors des Zellkontaktierungssystems verbunden ist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter mittels einer Bondverbindung mit einem Anschlusspin des Signalleitungsanschlusses verbunden ist.
  • Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Bondleiter über eine erste Bondverbindung mit einem Zellverbinder oder einem Anschlusselement eines Temperatursensors und über eine zweite Bondverbindung mit einem Anschlusspin des Signalleitungsanschlusses verbunden ist. Hierbei können relativ große Distanzen zwischen der ersten Bondverbindung und der zweiten Bondverbindung mittels des Bondleiters überbrückt werden.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der ersten Bondverbindung und der zweiten Bondverbindung größer ist als die größte Längserstreckung eines Zellverbinders des Zellkontaktierungssystems.
  • Um die von dem Bondleiter zu überbrückende Distanz geringer halten zu können, kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter mittels einer Bondverbindung mit mindestens einer Signalleitungsbahn des Signalleitungssystems verbunden ist. Wenn eine solche Signalleitungsbahn ferner mit dem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems verbunden ist, ist es in diesem Fall nicht erforderlich, dass sich der Bondleiter bis zu dem Signalleitungsanschluss erstreckt.
  • Mindestens ein Bondleiter kann als Bondmaterial einen Bonddraht umfassen. Dabei kann der Querschnitt des Bonddrahtes beliebige Gestalt aufweisen, insbesondere im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen rechteckig sein.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter eine mehrdrahtige Litze als Bondmaterial umfasst.
  • Der Bondleiter umfasst ein elektrisch leitendes Material.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter Kupfer, Aluminium, Gold, Platin und/oder Messing umfasst.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter eine Kupferlegierung, eine Aluminiumlegierung, eine Goldlegierung, eine Platinlegierung oder eine Messinglegierung umfasst.
  • Mindestens ein Bondleiter kann blank, das heißt ohne eine elektrische Isolation, ausgebildet sein.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter eine elektrische Isolation umfasst.
  • Um zu erreichen, dass der Verlauf eines Bondleiters möglichst genau einem erwünschten Verlauf entspricht, und zwar auch dann, wenn der Bondleiter eine relativ große Längserstreckung aufweist, ist es von Vorteil, wenn das Zellkontaktierungssystem mindestens ein Führungselement umfasst, an dem mindestens ein Bondleiter geführt ist.
  • Der Bondleiter kann dabei mit einem Führungselement oder mit mehreren Führungselementen durch Formschluss, durch Kraftschluss und/oder durch Stoffschluss verbunden sein.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Führungselement mit mindestens einem Bondleiter umwickelt oder verrastet ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Bondleiter in einen Führungskanal eines Führungselements eingelegt ist.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Bondleiter mit mindestens einem Führungselement stoffschlüssig verbunden ist.
  • Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verklebung oder durch zumindest teilweises Einbetten des Bondleiters in das Material eines Führungselements hergestellt werden.
  • Um den Bondleiter zumindest teilweise in das Material eines Führungselements einzubetten, kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Material des Führungselements bei der Herstellung des Zellkontaktierungssystems zumindest teilweise aufgeschmolzen wird.
  • Das erfindungsgemäße Zellkontaktierungssystem eignet sich insbesondere zur Verwendung mit einer elektrochemischen Vorrichtung, die als ein Akkumulator, beispielsweise als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet ist.
  • Wenn die elektrochemische Vorrichtung als ein Akkumulator ausgebildet ist, eignet sie sich insbesondere als eine hoch belastbare Energiequelle, beispielsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, wobei das Verfahren folgendes umfasst:
    • – Herstellen eines Stromleitungssystems mit einem oder mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen; und
    • – Herstellen eines Signalleitungssystems mit einer oder mehreren Signalleitungen zum elektrisch leitenden Verbinden einer Signalquelle mit einem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems zu schaffen, welches einfach durchführbar ist und die Herstellung eines zuverlässigen und positionsgenauen Signalleitungssystems ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 15 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Herstellung des Signalleitungssystems mindestens ein Bondleiter mittels mindestens einer Bondverbindung elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems verbunden wird.
  • Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zellkontaktierungssystems erläutert.
  • Die Verbindung des Bondleiters mit den anderen Elementen des Zellkontaktierungssystems erfolgt vorzugsweise erst dann, wenn diese weiteren Elemente des Zellkontaktierungssystems an einem Trägerelement des Zellkontaktierungssystems positioniert worden sind.
  • Auf diese Weise kann durch eine variable Herstellung des Bondleiters und der Bondverbindungen ein Ausgleich von Positionstoleranzen dieser anderen Elemente des Zellkontaktierungssystems erzielt werden.
  • Mindestens ein Bondleiter kann aus einem mechanisch flexiblen Bondmaterial gebildet sein, so dass auch im Betrieb des Zellkontaktierungssystems, beispielsweise durch unterschiedliche Wärmedehnungen, auftretende Positionsverschiebungen zwischen den Elementen, mit denen der Bondleiter verbunden ist, kompensiert werden können.
  • Wenn mindestens ein Bondleiter des Zellkontaktierungssystems mit einer Isolierung, insbesondere mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung, versehen ist, so kann das Signalleitungssystem mehrere nebeneinanderliegende oder einander überkreuzende Bondleiter umfassen, ohne dass hierdurch die Weiterleitung von Signalen von einer Signalquelle zu dem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems beeinträchtigt wird.
  • Die Führung des Bondmaterials, insbesondere eines Bonddrahts, des Bondleiters zwischen den Enden des Bondleiters kann beispielsweise durch das Umwickeln von Führungs-Pins mit dem Bondmaterial, durch Eintauchen des Bondmaterials in das Material eines Führungselements (insbesondere ein Kunststoffmaterial eines Führungselements), insbesondere unter zumindest teilweisem Aufschmelzen des Materials des Führungselements, durch die Verwendung von Inlays, durch die Führung des Bondmaterials in Rippen, durch Verrasten des Bondmaterials mit einem Führungselement und/oder direkt erfolgen.
  • Als Bondmaterial für die Herstellung des Bondleiters kann insbesondere ein Draht, eine mehrdrahtige Litze und/oder ein Rechteckdraht verwendet werden.
  • Mindestens ein Bondleiter kann einerseits mit einem Zellverbinder, mit einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor (beispielsweise einem NTC-Element), mit einem Stecker und/oder mit einer (starren und/oder flexiblen) Leiterplatte verbunden sein und andererseits mit einem Kabelbaum, mit einer (starren und/oder flexiblen) Leiterplatte, mit einer metallischen Leiterbahn, mit einer aus einem Ausgangsmaterial herausgetrennten Signalleitungsbahn und/oder mit einem Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems, insbesondere mit einem Signalstecker und/oder mit einer Signalbuchse, verbunden sein.
  • Ferner sind beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Bindungspartner, mit denen der Bondleiter durch jeweils mindestens eine Bondverbindung verbunden ist, möglich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Trägerelements eines Zellkontaktierungssystems für eine elektrochemische Vorrichtung, insbesondere ein Akkumulatormodul, eines an dem Trägerelement gehaltenen Stromleitungssystems und eines an dem Trägerelement gehaltenen Signalleitungssystems, wobei das Signalleitungssystem mehrere Bondleiter umfasst, die mittels Bondverbindungen mit einem Zellverbinder, mit einem Temperatursensor und/oder mit einem Anschlusspin eines Signalleitungsanschlusses verbunden sind;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 1;
  • 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 1;
  • 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus 1;
  • 5 einen schematischen vertikalen Schnitt durch ein Bondwerkzeug beim Herstellen einer Bondverbindung;
  • 6 eine schematische Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 1;
  • 7 einen schematischen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem aus 6 längs der Linie 7-7 in 6;
  • 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV aus 7;
  • 9 eine schematische Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 6, wobei ein Abdeckelement auf das Trägerelement des Zellkontaktierungssystems aufgesetzt ist;
  • 10 eine schematische Vorderansicht des Zellkontaktierungssystems aus 9, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 10 in 9;
  • 11 eine schematische Seitenansicht des Zellkontaktierungssystems aus 9, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 11 in 9;
  • 12 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems, welches ein Trägerelement, ein Stromleitungssystem und ein Signalleitungssystem umfasst, wobei das Signalleitungssystem mit Anschlusspins eines Signalleitungsanschlusses verbundene Signalleiterbahnen umfasst, deren dem Signalleitungsanschluss abgewandte Enden mittels jeweils eines Bondleiters mit einem Zellverbinder oder einem Temperatursensor verbunden sind;
  • 13 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V aus 12; 14 eine schematische Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 12;
  • 15 einen schematischen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem aus 14, längs der Line 15-15 in 14;
  • 16 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI aus 15;
  • 17 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 14, wobei ein Abdeckelement auf das Trägerelement des Zellkontaktierungssystems aufgesetzt ist;
  • 18 eine schematische Vorderansicht des Zellkontaktierungssystems aus 17, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 18 in 17;
  • 19 eine schematische Seitenansicht des Zellkontaktierungssystems aus 17, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 19 in 17;
  • 20 eine schematische perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems, das ein Trägerelement, ein Stromleitungssystem und ein Signalleitungssystem umfasst, wobei das Signalleitungssystem eine Leiterplatte mit Signalleiterbahnen umfasst, die mit jeweils einem Anschlusspin eines Signalleitungsanschlusses verbunden sind und deren dem Signalleitungsanschluss abgewandte Enden über jeweils einen Bondleiter mit einem Zellverbinder oder mit einem Temperatursensor verbunden sind;
  • 21 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII aus 20;
  • 22 eine schematische Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 20;
  • 23 einen schematischen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem aus 22 längs der Linie 23-23 in 22;
  • 24 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII aus 23;
  • 25 eine schematische Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 22, wobei ein Abdeckelement auf das Trägerelement des Zellkontaktierungssystems aufgesetzt ist;
  • 26 eine schematische Vorderansicht des Zellkontaktierungssystems aus 25, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 26 in 25;
  • 27 eine schematische Seitenansicht des Zellkontaktierungssystems aus 25, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 27 in 25; und
  • 28 eine schematische perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung mit einem Gehäuse und mehreren darin angeordneten elektrochemischen Zellen, wobei das Zellkontaktierungssystem auf das Gehäuse aufsetzbar und mit Zellterminals der elektrochemischen Zellen elektrisch leitend verbindbar ist.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Ein in den 1 bis 11 dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Zellkontaktierungssystem umfasst ein Trägerelement 102, an dem ein Stromleitungssystem 104 und ein Signalleitungssystem 106 gehalten sind, und ein in den 9 bis 11 dargestelltes, auf das Trägerelement 102 aufsetzbares Abdeckelement 108.
  • Das Trägerelement 102 ist auf ein (in 28 dargestelltes) Gehäuse 109 einer elektrochemischen Vorrichtung 111, beispielsweise eines Akkumulatormoduls, mit mehreren elektrochemischen Zellen 113, insbesondere Akkumulatorzellen, aufsetzbar und verschließt im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 eine obere Gehäuseöffnung, durch welche Zellterminals 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 hervorstehen.
  • Das Trägerelement 102 kann beispielsweise in Form einer vorzugsweise im Wesentlichen rechteckigen Trägerplatte 110 ausgebildet sein.
  • Das Trägerelement 102 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 112 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 112 einerseits jeweils einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 und andererseits jeweils einem Zellterminal 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 zugeordnet ist, so dass durch eine solche Durchtrittsöffnung 112 jeweils ein Zellterminal 115 mit einem zugeordneten Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 verbindbar ist.
  • Dabei kann sich beispielsweise ein Zellterminal 115 durch die Durchtrittsöffnung 112 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 zu kommen.
  • Alternativ hierzu kann sich auch ein Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 durch die jeweils zugeordnete Durchtrittsöffnung 112 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 115 zu kommen.
  • Ferner ist auch denkbar, dass sich sowohl das Zellterminal 115 als auch der Kontaktbereich 114 des Zellverbinders 116 bzw. des Stromanschlusses 118 beide in die Durchtrittsöffnung 112 hinein erstrecken und dort miteinander verbunden sind.
  • Wie aus den 1 und 6 zu ersehen ist, können die Durchtrittsöffnungen 112 des Trägerelements 102 in mehreren Reihen 120 angeordnet sein, wobei die Reihen 120 sich beispielsweise in einer Längsrichtung 122 des Trägerelements 102 erstrecken.
  • Die Durchtrittsöffnungen 112 können insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, insbesondere mit abgerundeten Eckbereichen; grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Durchtrittsöffnungen 112, insbesondere kreisförmige, ovale, quadratische oder polygonale Durchtrittsöffnungen 112, möglich.
  • An der im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 den elektrochemischen Zellen 113 abgewandten Oberseite des Trägerelements 102 ist das Abdeckelement 108 angeordnet, welches zum Abdecken des Stromleitungssystems 104 und des Signalleitungssystems 106 dient.
  • Das Abdeckelement 108 ist beispielsweise in Form einer im Wesentlichen rechteckigen Abdeckplatte 124 ausgebildet.
  • Das Abdeckelement 108 und/oder das Trägerelement 102 umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Material, beispielsweise Polypropylen.
  • Vorzugsweise ist das Abdeckelement 108 und/oder das Trägerelement 102 im Wesentlichen vollständig aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Polypropylen, gebildet.
  • Wie am besten aus den 10 und 11 zu ersehen ist, ist das Abdeckelement 108 ferner vorzugsweise mit einem längs eines äußeren Randes umlaufenden, im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 zu dem Trägerelement 102 hin vorstehenden Randbereich 126 versehen.
  • Der Randbereich 126 des Abdeckelements 108 kann von zwei Durchtrittskanälen 128 unterbrochen sein, welche vom Rand des Abdeckelements 108, beispielsweise in der Längsrichtung 122 nach vorne oder nach hinten, vorstehen und beispielsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen können.
  • Wie am besten aus 1 zu ersehen ist, ist auch das Trägerelement 102 vorzugsweise mit einem längs eines äußeren Randes umlaufenden, im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 zu dem Abdeckelement 108 hin vorstehenden Randbereich 130 versehen.
  • Auch der Randbereich 130 des Trägerelements 102 kann von zwei Durchtrittskanälen 132 unterbrochen sein, welche vom Rand des Trägerelements 102, vorzugsweise in der Längsrichtung 122 nach vorne oder nach hinten, vorstehen und beispielsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen können.
  • Die Durchtrittskanäle 132 des Trägerelements 102 und die Durchtrittskanäle 128 des Abdeckelements 108 sind an einander entsprechenden Stellen der jeweiligen Randbereiche 130 bzw. 126 angeordnet und mit ihren offenen Seiten einander zugewandt, so dass die Durchtrittskanäle 132, 128 zusammen jeweils einen Durchtrittsschacht 134 bilden, welcher zur Aufnahme jeweils eines der Stromanschlüsse 118 des Zellkontaktierungssystems 100 dient.
  • Die Stromanschlüsse 118 und die Zellverbinder 116, mittels welcher die Zellterminals 115 jeweils zweier einander benachbarter elektrochemischer Zellen 113 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, bilden zusammen das Stromleitungssystem 104 des Zellkontaktierungssystems 100.
  • Das Stromleitungssystem 104 dient dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 und zu den oder von den Stromanschlüssen 118 des Zellkontaktierungssystems 100 zu ermöglichen.
  • Durch dieses Stromleitungssystem 104 werden beispielsweise die elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Dabei verbindet jeder Zellverbinder 116 ein erstes Zellterminal 115a negativer Polarität einer ersten elektrochemischen Zelle 113a mit einem zweiten Zellterminal 115b positiver Polarität einer benachbarten zweiten elektrochemischen Zelle 113b (siehe 28).
  • Jeweils ein Zellterminal 115c der den Anfang der Zellen-Reihenschaltung der elektrochemischen Vorrichtung bildenden elektrochemischen Zelle 113c und ein Zellterminal 115d der das Ende der Zellen-Reihenschaltung bildenden elektrochemischen Zelle 113d sind elektrisch leitend mit einem der elektrisch leitenden Stromanschlüsse 118 des Zellkontaktierungssystems 100 verbunden.
  • Mehrere elektrochemische Vorrichtungen 111 mit jeweils einem Zellkontaktierungssystem 100 sind vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Eine solche Reihenschaltung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein Stromanschluss 118 einer ersten elektrochemischen Vorrichtung 111 mittels eines (nicht dargestellten) Modulverbinders elektrisch leitend mit einem elektrischen Stromanschluss 118 (entgegengesetzter Polarität) einer zweiten elektrochemischen Vorrichtung 111 verbunden wird.
  • Um das Abdeckelement 108 lösbar an dem Trägerelement 102 festlegen zu können, ist vorzugsweise eine Rastvorrichtung 136 vorgesehen, welche ein oder mehrere an dem Abdeckelement 108 vorgesehene Rastelemente 138 und ein oder mehrere an dem Trägerelement 102 vorgesehene Rastelemente 140 umfasst.
  • Die abdeckelementseitigen Rastelemente 138 und die trägerelementseitigen Rastelemente 140 sind an einander entsprechenden Stellen des Randbereichs 126 des Abdeckelements 108 bzw. des Randbereichs 130 des Trägerelements 102 angeordnet und verrasten miteinander, wenn das Abdeckelement 108 auf das Trägerelement 102 aufgesetzt wird, so dass das Abdeckelement 108 mittels der Rastvorrichtung 136 lösbar an dem Trägerelement 102 gehalten ist.
  • Das Trägerelement 102 ist an seinem Randbereich 130 vorzugsweise mit einer Anschlussausnehmung oder einem Anschlussschacht 142 versehen, durch welchen ein Signalleitungsanschluss 144 (siehe insbesondere 10) mit mehreren Anschlusspins 146 von außerhalb des Zellkontaktierungssystems 100 für die Kontaktierung mit einem zum Signalleitungsanschluss 144 komplementären Signalleitungselement zugänglich ist.
  • Der Signalleitungsanschluss 144 kann beispielsweise als ein Signalleitungsstecker ausgebildet sein.
  • In diesem Fall ist das komplementär zu dem Signalleitungsanschluss 144 ausgebildete Signalleitungselement vorzugsweise als eine Signalleitungsbuchse ausgebildet.
  • Der Signalleitungsanschluss 144 dient zum Anschließen des an dem Trägerelement 102 angeordneten Signalleitungssystems 106 an eine (nicht dargestellte) Überwachungseinheit der elektrochemischen Vorrichtung 111 über eine (nicht dargestellte), vorzugsweise mehrpolige, Verbindungsleitung.
  • Das Signalleitungssystem 106 dient zum Verbinden von einer oder mehreren Spannungsabgriffstellen 148 an jeweils einem Zellverbinder 116 oder Stromanschluss 118 und/oder von einem oder mehreren Temperatursensoren 150 des Zellkontaktierungssystems 100 mit dem Signalleitungsanschluss 144.
  • Das Signalleitungssystem 106 umfasst eine oder mehrere Signalleitungen 152, welche jeweils eine Signalquelle 154 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 144 verbinden.
  • Wenn die Signalquelle 154 eine Spannungsabgriffstelle 148 an einem Zellverbinder 116 oder an einem Stromanschluss 118 ist, so ist diese Signalquelle 154 über eine Spannungsabgriffsleitung 156 mit dem Signalleitungsanschluss 144 verbunden.
  • Die Spannungsabgriffstellen 148 sind an jeweils einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 122 des Zellkontaktierungssystems 100 angeschlossen, um das dort jeweils herrschende elektrische Potential abgreifen zu können.
  • Wenn die Signalquelle 154 ein Temperatursensor 150 ist, so ist die Signalquelle 154 mittels einer oder mehrerer Temperaturmessleitungen 158 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 144 verbunden.
  • Die Temperatursensoren 150 stehen vorzugsweise ebenfalls in Kontakt mit einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 des Zellkontaktierungssystems 100, um die dort herrschende Temperatur messen zu können.
  • Jeder der Kontaktbereiche 114 der Zellverbinder 116 und jeder Stromanschluss 122 ist jeweils einem Zellterminal 115 der elektrochemischen Vorrichtung 111 zugeordnet und im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 elektrisch leitend, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 115 verbunden.
  • Jeder Zellverbinder 116 umfasst zwei Kontaktbereiche 114 zum elektrischen Kontaktieren von jeweils einem Zellterminal 115 und einen die beiden Kontaktbereiche 114 miteinander verbindenden Kompensationsbereich 160. Der Kompensationsbereich 160 ist vorzugsweise elastisch und/oder plastisch verformbar, um eine Relativbewegung der beiden Kontaktbereiche 114 des Zellverbinders 116 relativ zueinander im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 111 und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 zu ermöglichen.
  • Zu diesem Zweck kann der Kompensationsbereich 160 insbesondere eine oder mehrere quer zu einer Verbindungsrichtung, welche ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs 114a und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs 114b des Zellverbinders 116 miteinander verbindet, verlaufende Kompensationswellen 162 aufweisen.
  • Jeder Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 122 kann mittels jeweils eines Positionierungsloches 164 an einem jeweils zugeordneten Positionierungsstift 166 des Trägerelements 102 positioniert sein.
  • Dabei durchsetzt vorzugsweise der Positionierungsstift 166 des Trägerelements 102 das jeweils zugeordnete Positionierungsloch 164 des Zellverbinders 116 bzw. des Stromanschlusses 118.
  • Das Trägerelement 102 umfasst vorzugsweise ein elektrisch nicht leitendes Kunststoffmaterial, beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und/oder LCP ("Liquid Crystal Polymer"), und ist vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus einem solchen Kunststoffmaterial gebildet.
  • Ein besonders geeignetes Material für das Trägerelement 102 ist ein mit Talkum verstärktes Polypropylen-Material (beispielsweise das Material mit der Bezeichnung PPT TV 20). Dieses Material weist durch die Talkumverstärkung eine besonders hohe Formstabilität auf.
  • Mindestens eine Signalleitung 152 des Signalleitungssystems 106, vorzugsweise mehrere Signalleitungen 152 und insbesondere alle Signalleitungen 152 des Signalleitungssystems 106, umfassen jeweils mindestens einen Bondleiter 168, der mittels mindestens einer Bondverbindung 170 elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems 100 verbunden ist.
  • Wenn die betreffende Signalleitung 152 eine Spannungsabgriffsleitung 156 ist, so ist der Bondleiter 168 vorzugsweise einerseits an eine Spannungsabgriffstelle 148 an einem Zellverbinder 116 oder an einem Stromanschluss 118 des Zellkontaktierungssystems 100 gebondet und andererseits an einen Anschlusspin 146 des Signalleitungsanschlusses 144 gebondet.
  • Wenn die betreffende Signalleitung 152 eine Temperaturmessleitung 158 ist, so ist der betreffende Bondleiter 168 vorzugsweise einerseits an ein Anschlusselement 172 eines Temperatursensors 150 gebondet und andererseits an einen Anschlusspin 146 des Signalleitungsanschlusses 144 gebondet.
  • Der Bondleiter 168 umfasst dabei vorzugsweise einen Bonddraht.
  • Beim Dünndrahtbonden wird ein Bonddraht mit einer Dicke von maximal 100 µm verwendet. Die minimale Dicke beim Dünndrahtbonden kann bei beispielsweise 10 µm liegen.
  • Beim Dickdrahtbonden wird Bonddraht mit einer Drahtstärke von mindestens 100 µm verwendet. Die maximale Drahtstärke kann beispielsweise bis zu 500 µm betragen.
  • Vorzugsweise wird beim Herstellen des Zellkontaktierungssystems 100 das Dickdrahtbonden verwendet.
  • Durch das Drahtbonden lassen sich Elemente aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Zellverbinder 116, Anschlusspins 146 des Signalleitungsanschlusses 144 und Anschlusselemente 172 eines Temperatursensors 150, positionsgenau miteinander verbinden.
  • Die Anschlusselemente 172 eines Temperatursensors 150 sind vorzugsweise mittels jeweils eines Anschlussdrahtes 180 an den jeweils zugeordneten Temperatursensor 150 angeschlossen.
  • Das Material des Bondleiters 168 umfasst vorzugsweise Aluminium, Gold, Platin, Messing und/oder Kupfer.
  • Insbesondere kann als Material für den Bondleiter 168 eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung verwendet werden.
  • Ein insbesondere für das Dickdrahtbonden geeignetes Bonddraht-Material enthält 99,99 Gewichtsprozent Aluminium.
  • Bei der in den 1 bis 11 dargestellten Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 100 sind die Bondverbindungen 170 eines Bondleiters 168, an denen der Bondleiter 168 mit jeweils einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems 100 verbunden sind, weit voneinander entfernt; insbesondere kann die Entfernung zwischen den beiden Bondverbindungen 170 eines Bondleiters 168 größer sein als die größte Längserstreckung eines Zellverbinders 116 des Zellkontaktierungssystems 100.
  • Um zu erreichen, dass der Verlauf jedes Bondleiters 168 dennoch möglichst genau einem erwünschten Verlauf entspricht und verschiedene Bondleiter 168 sich nicht berühren oder kreuzen, umfasst das Zellkontaktierungssystem 100 ein oder mehrere Führungselemente 174, an denen die Bondleiter 168 geführt sind.
  • Der Bondleiter 168 kann dabei mit einem Führungselement 174 oder mit mehreren Führungselementen 174 durch Formschluss, durch Kraftschluss und/oder durch Stoffschluss verbunden sein.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Führungselement 174, beispielsweise in Form eines Führungsstiftes 176, mit einem Bondleiter 168 umwickelt ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass ein Abschnitt des Bondleiters 168 einen anderen Abschnitt desselben Bondleiters 168 überkreuzt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Bondleiter 168 in ein Führungselement 174 mit einem Führungskanal 178 (siehe 2) eingelegt ist. Dabei kann der Bondleiter 168 mit dem Führungselement 174 verrastet und somit durch Formschluss mit demselben verbunden sein.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu ist auch möglich, dass der Bondleiter 168 mit einem Führungselement 174 durch Verklebung verbunden ist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Bondleiter 168 zumindest teilweise in das Material eines Führungselements 174, insbesondere in ein Kunststoffmaterial, eingebettet ist. Bei der Herstellung einer solchen Verbindung zwischen einem Bondleiter 168 und einem Führungselement 174 wird das Material des Führungselements 174 vorzugsweise aufgeschmolzen. Dieses Aufschmelzen kann beispielsweise durch Erwärmen des Bondleiters 168 erzielt werden.
  • Der Bondleiter 168 kann blank sein oder mit einer Isolierung versehen sein.
  • Statt eines Bonddrahts mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt kann auch ein Bonddraht mit einem beliebigen anderen Querschnitt, beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt, verwendet werden.
  • Ferner kann als Material für den Bondleiter 168 eine mehrdrahtige Litze verwendet werden.
  • Zur Herstellung der Bondverbindung 170 eines Bondleiters 168 wird beispielsweise das in 5 schematisch dargestellte Bondwerkzeug 182 verwendet.
  • Das Bondwerkzeug 182 umfasst eine Bondspitze 184, welche in einer Anpressrichtung 186 mit einer Bondkraft beaufschlagbar ist und in einer quer zur Anpressrichtung 186 verlaufenden Schwingungsrichtung 188 in Ultraschallschwingungen versetzbar ist, sowie eine Schneidvorrichtung 190 zum Durchtrennen des Bondmaterials 192 und eine Bondmaterialführung 194 zum Zuführen des Bondmaterials 192 zum Endbereich der Bondspitze 184.
  • Zum Herstellen einer Bondverbindung 170 zwischen dem Bondmaterial 192 und einem Bindungspartner 196, beispielsweise einem Zellverbinder 116, wird das Bondmaterial 192 mittels der Bondspitze 184 mit einem definierten Anpressdruck auf die zu kontaktierende Oberfläche des Bindungspartners 196 gedrückt.
  • Anschließend wird durch die Kombination aus dem Anpressdruck (Bondkraft) und den Ultraschallschwingungen der Bondspitze 184 das Bondmaterial 194 mit dem Material des Bindungspartners 196, beispielsweise des Zellverbinders 116, verschweißt.
  • Dieser Schweißvorgang dauert typischerweise nur einige Millisekunden.
  • Anschließend wird das Bondwerkzeug 182 zu dem Ort bewegt, wo die nächste Bondverbindung 170 des Bondleiters 168 erzeugt werden soll, wobei das Bondmaterial 192 durch die Bondmaterialführung 194 nachgeführt wird, so dass eine die beiden Bondverbindungen 170 miteinander verbindende Bondmaterialschleife 198 gebildet wird.
  • Die Bewegung des Bondwerkzeugs 182 relativ zu dem Trägerelement 102 des Zellkontaktierungssystems 100 erfolgt dabei beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Verfahrtisches, der längs einer x-Richtung und längs einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung verfahrbar ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die x-Richtung des Verfahrtisches im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 122 des Trägerelements 102 und die y-Richtung des Verfahrtisches im Wesentlichen parallel zu einer Querrichtung 200 des Trägerelements 102 ausgerichtet ist.
  • Dabei verläuft die Querrichtung 200 vorzugsweise senkrecht zur Längsrichtung 122 und senkrecht zu einer Kontaktrichtung 202 des Zellkontaktierungssystems 100, welche senkrecht zu einer Hauptebene 204 des Trägerelements 102 ausgerichtet ist.
  • Längs der Kontaktrichtung 202 folgen die Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung und die Kontaktbereiche 114 der Zellverbinder 116 und der Stromanschlüsse 118 des Zellkontaktierungssystems 100 aufeinander.
  • Die Bewegung des Bondwerkzeugs 182 relativ zu dem Trägerelement 102 wird so gesteuert, dass das Bondmaterial 192 des Bondleiters 168 um ein oder mehrere Führungselemente 174 herumgelegt und/oder in die Führungskanäle 178 von einem oder mehreren Führungselementen 174 eingelegt und/oder in das Material von einem oder mehreren Führungselementen 174 eingebettet wird.
  • Schließlich wird der Bondleiter 168 an seinem der ersten Bondverbindung 170a abgewandten Ende durch eine zweite Bondverbindung 170b mit einem weiteren Bindungspartner 196, beispielsweise mit einem Anschlusspin 146 des Signalleitungsanschlusses 144, durch eine weitere Bondverbindung 170 verbunden.
  • Nach dem Herstellen dieser weiteren Bondverbindung 170 wird das Bondmaterial 192 des Bondleiters 168 mittels der Schneidvorrichtung 190 des Bondwerkzeugs 182 abgeschnitten, worauf ein weiterer Bondleiter 168 mit Bondverbindungen 170 an seinen Endbereichen erzeugt werden kann.
  • Die Festlegung des Verlaufs des Bondleiters 168 zwischen seinen beiden endseitigen Bondverbindungen 170 kann, wie insbesondere in den 1 und 4 dargestellt, auch dadurch erfolgen, dass der Bondleiter 168 an einer oder mehreren, in seiner Längsrichtung aufeinanderfolgenden Stellen durch weitere Bondverbindungen 170' mit Führungselementen 174 verbunden wird, die ihrerseits an dem Trägerelement 102 festgelegt sind.
  • Diese Führungselemente 174, welche durch Bondverbindungen 170' mit dem Bondleiter 168 verbunden sind, sind vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet und können beispielsweise als Führungsplättchen 206 ausgebildet sein.
  • Der Verlauf mindestens eines Bondleiters 168 weist vorzugsweise mindestens zwei Abschnitte 208a und 208b auf, welche quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zueinander verlaufen.
  • Auf diese Weise lassen sich die Anschlusspins 146 des Signalleitungsanschlusses 144 in einfacher und übersichtlicher Weise mit den verschiedenen Signalquellen 154 des Zellkontaktierungssystems 100 verbinden.
  • Quer zueinander verlaufende Abschnitte 208a und 208b eines Bondleiters 168 grenzen vorzugsweise an einem Führungselement 174 des Zellkontaktierungssystems 100, vorzugsweise an einem Führungsstift 176, aneinander an.
  • Die Führungselemente 174 sind vorzugsweise an dem Trägerelement 102 festgelegt.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Führungselemente 174 einstückig mit dem Trägerelement 102 ausgebildet sind.
  • Das vorstehend beschriebene Zellkontaktierungssystem 100 wird vorzugsweise als eine separate Baugruppe der elektrochemischen Vorrichtung komplett vormontiert.
  • Bei dieser Vormontage werden die Bestandteile des Stromleitungssystems 104, insbesondere die Zellverbinder 116 und die Stromanschlüsse 118, sowie die Anschlusspins 146 des Signalleitungsanschlusses 144 und ein oder mehrere Temperatursensoren 150 an dem Trägerelement 102 positioniert.
  • Anschließend werden die Spannungsabgriffstellen 148 der Zellverbinder 116 und/oder der Stromanschlüsse 118 mittels jeweils eines als Spannungsabgriffsleitung 156 dienenden Bondleiters 168 und die Anschlusselemente 172 des Temperatursensors 150 mittels eines als Temperaturmessleitung 158 dienenden Bondleiters 168 mit jeweils einem Anschlusspin 146 des Signalleitungsanschlusses 144 verbunden, wobei an den beiden Enden jedes Bondleiters 168 jeweils eine Bondverbindung 170 erzeugt wird.
  • Somit sind alle für die Kontaktierung der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 benötigten Bauteile in einer als Einheit handhabbaren Baugruppe, nämlich in dem Zellkontaktierungssystem 100, bereits in der erforderlichen relativen Positionierung zusammengefasst.
  • Das Trägerelement 102 mit dem Stromleitungssystem 104 und dem Signalleitungssystem 106 wird bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 111 auf das Gehäuse 109 aufgesetzt, in welchem die elektrochemischen Zellen 113 angeordnet sind, und mit dem die Gehäuseöffnung umgebenden Rand des Gehäuses 109 verbunden.
  • Anschließend werden die Zellverbinder 116 und die Stromanschlüsse 118 elektrisch leitend mit den jeweils zugeordneten Zellterminals 115 der elektrochemischen Vorrichtung 111 kontaktiert, beispielsweise durch Stoffschluss, insbesondere durch Verschweißung, und/oder durch Formschluss.
  • Nach erfolgter Kontaktierung zwischen dem Stromleitungssystem 104 und den Zellterminals 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 wird das Abdeckelement 108 auf das Trägerelement 102 aufgesetzt und mit demselben verbunden, insbesondere durch Verrastung, so dass das Abdeckelement 108 das Stromleitungssystem 104 und das Signalleitungssystem 106 des Zellkontaktierungssystems 100 abdeckt und vor einer ungewollten Berührung schützt.
  • Hierdurch wird eine Beschädigung des Stromleitungssystems 104 und des Signalleitungssystems 106 während des Transports und der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 111 verhindert.
  • Die fertig montierte elektrochemische Vorrichtung 111 kann mit mehreren anderen elektrochemischen Vorrichtungen 111, insbesondere Akkumulatormodulen, zu einer elektrochemischen Vorrichtungsgruppe zusammengesetzt werden, wobei insbesondere verschiedene elektrochemische Vorrichtungen 111 mittels (nicht dargestellter) Modulverbinder, welche die Stromanschlüsse 118 verschiedener elektrochemischer Vorrichtungen 111 miteinander verbinden, zusammengeschaltet werden können.
  • Eine in den 12 bis 19 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 11 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Signalleitungen 152 des Signalleitungssystems 106 nicht im Wesentlichen vollständig aus jeweils einem Bondleiter 168 bestehen, sondern aus jeweils einem kurzen Bondleiter 168 und einer Signalleitungsbahn 210 zusammengesetzt sind.
  • Die Signalleitungsbahnen 210 können dabei beispielsweise durch Heraustrennen aus einem band- oder folienförmigen Ausgangsmaterial herausgetrennt worden sein.
  • Die Signalleitungsbahnen 210 sind vorzugsweise an dem Trägerelement 102 festgelegt, beispielsweise durch Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss.
  • Bei dieser Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 sind die Bondleiter 168 einerseits durch eine erste Bondverbindung 170a mit einer Signalquelle 154 des Zellkontaktierungssystems 100, beispielsweise mit einem Zellverbinder 116 oder mit einem Stromanschluss 118, und andererseits durch eine zweite Bondverbindung 170b mit einer Signalleitungsbahn 210 verbunden.
  • Die betreffende Signalleitungsbahn 210 führt von der zweiten Bondverbindung 170b des jeweiligen Bondleiters 168 zum jeweils zugeordneten Anschlusspin 146 des Signalleitungsanschlusses 144.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Signalleitungsbahn 210 einstückig mit dem jeweils zugeordneten Anschlusspin 146 ausgebildet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform müssen somit zusätzlich zu den Bondleitern 168 die Signalleitungsbahnen 210 hergestellt und mit dem Trägerelement 102 verbunden werden.
  • Dafür sind bei dieser Ausführungsform die Längen der Bondleiter 168 so kurz, dass keine Richtungswechsel im Verlauf der Bondleiter 168 erforderlich sind und vorzugsweise auch keine Führungselemente 174 zur Führung der Bondleiter 168 erforderlich sind.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass alle Bondleiter 168 des Zellkontaktierungssystems 100 sich im Wesentlichen parallel zueinander, beispielsweise parallel zu einer Querrichtung 200 des Trägerelements 102, erstrecken, so dass für die Bewegung des Bondwerkzeugs 182 relativ zu dem Trägerelement 102 bei der Herstellung der Bondverbindungen 170 lediglich ein nur in einer einzigen Richtung (beispielsweise in der y-Richtung) verfahrbarer Verfahrtisch benötigt wird.
  • Im Übrigen stimmt die in den 12 bis 19 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 11 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • Eine in den 20 bis 27 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 100 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform dadurch, dass das Signalleitungssystem 106 statt der Signalleitungsbahnen 210 eine Leiterplatte 212 umfasst, mit deren (nicht dargestellten) Leiterbahnen die Bondleiter 168 des Signalleitungssystems 106 durch jeweils eine Bondverbindung 170 verbunden sind.
  • Die Leiterbahnen der Leiterplatte 212 stellen eine elektrische leitende Verbindung zwischen den leiterplattenseitigen Bondverbindungen 170 der Bondleiter 168 einerseits und den Anschlusspins 146 des Signalleitungsanschlusses 144 andererseits her.
  • Im Übrigen stimmt die in den 20 bis 27 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 12 bis 19 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims (15)

  1. Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung (111), die mehrere elektrochemische Zellen (113) umfasst, wobei das Zellkontaktierungssystem (100) ein Stromleitungssystem (104) mit einem oder mehreren Zellverbindern (116) zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals (115) verschiedener elektrochemischer Zellen (113) und ein Signalleitungssystem (104) mit einer oder mehreren Signalleitungen (152) zum elektrisch leitenden Verbinden einer Signalquelle (154) mit einem Signalleitungsanschluss (144) des Zellkontaktierungssystems (100) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalleitungssystem (106) mindestens einen Bondleiter (168) umfasst, der mittels mindestens einer Bondverbindung (170) elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems (100) verbunden ist.
  2. Zellkontaktierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) mittels einer Bondverbindung (170) mit einem Zellverbinder (116) des Zellkontaktierungssystems (100) verbunden ist.
  3. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) mittels einer Bondverbindung (170) mit einem Anschlusselement (172) eines Temperatursensors (150) verbunden ist.
  4. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) mittels einer Bondverbindung (170) mit einem Anschlusspin (146) des Signalleitungsanschlusses (144) verbunden ist.
  5. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) über eine erste Bondverbindung (170a) mit einem Zellverbinder (116) oder einem Anschlusselement (172) eines Temperatursensors (150) und über eine zweite Bondverbindung (170b) mit einem Anschlusspin (146) des Signalleitungsanschlusses (144) verbunden ist.
  6. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) mittels einer Bondverbindung (170) mit mindestens einer Signalleitungsbahn (210) des Signalleitungssystems (106) verbunden ist.
  7. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) einen Bonddraht umfasst.
  8. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) eine mehrdrahtige Litze umfasst.
  9. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen oder einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  10. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) Kupfer, Aluminium, Gold, Platin und/oder Messing umfasst.
  11. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) eine elektrische Isolation umfasst.
  12. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellkontaktierungssystem (100) mindestens ein Führungselement (174) umfasst, an dem mindestens ein Bondleiter (168) geführt ist.
  13. Zellkontaktierungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungselement (174) mit mindestens einem Bondleiter (168) umwickelt oder verrastet ist.
  14. Zellkontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bondleiter (168) mit mindestens einem Führungselement (174) stoffschlüssig verbunden ist.
  15. Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems (100) für eine elektrochemische Vorrichtung (111), die mehrere elektrochemische Zellen (113) umfasst, umfassend: – Herstellen eines Stromleitungssystems (104) mit einem oder mehreren Zellverbindern (116) zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals (115) verschiedener elektrochemischer Zellen (113); – Herstellen eines Signalleitungssystems (106) mit einer oder mehreren Signalleitungen (152) zum elektrisch leitenden Verbinden einer Signalquelle (154) mit einem Signalleitungsanschluss (144) des Zellkontaktierungssystems (100); dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Signalleitungssystems (106) mindestens ein Bondleiter (168) mittels mindestens einer Bondverbindung (170) elektrisch leitend mit einem anderen Element des Zellkontaktierungssystems (100) verbunden wird.
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