DE102013015778A1 - Electric battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Batterie (8) mit mehreren elektrisch parallel und/oder in Reihe verschalteten Einzelzellen (1). Erfindungsgemäß umfasst zumindest ein, mehrere Einzelzellen (1) elektrisch verbindender Zellverbinder (2) ein integriertes elektrisches Sicherungselement (7) und/oder zumindest eine Ableiterfahne (1.2, 1.3) zumindest einer Einzelzelle (1) umfasst ein integriertes elektrisches Sicherungselement (7) und/oder zumindest ein, mit einer Einzelzelle (1) verbundener elektrischer Anschlusskontakt (12) umfasst ein elektrisches Sicherungselement (7) umfasst und/oder zumindest eine, mehrere Einzelzellen (1) elektrisch miteinander verbindende Stromschiene umfasst ein elektrisches Sicherungselement (7), wobei das zumindest eine elektrische Sicherungselement (7) thermisch mit einer Temperiervorrichtung (5) gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen elektrischen Batterie (8) als Fahrzeugbatterie, insbesondere Traktionsbatterie und/oder Bordnetzbatterie.The invention relates to an electric battery (8) having a plurality of individual cells (1) electrically connected in parallel and / or in series. According to the invention, at least one cell connector (2) electrically connecting a plurality of individual cells (1) comprises an integrated electrical fuse element (7) and / or at least one conductor tab (1.2, 1.3) of at least one individual cell (1) comprises an integrated electrical fuse element (7) and / or at least one, connected to an individual cell (1) electrical connection contact (12) comprises an electrical fuse element (7) and / or at least one, a plurality of individual cells (1) electrically interconnecting busbar comprises an electrical fuse element (7), wherein the at least an electrical fuse element (7) is thermally coupled to a temperature control device (5). The invention further relates to a use of such an electric battery (8) as a vehicle battery, in particular traction battery and / or electrical system battery.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Batterie mit mehreren elektrisch parallel und/oder in Reihe verschalteten Einzelzellen.The invention relates to an electric battery with a plurality of electrically parallel and / or series-connected individual cells.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen elektrischen Batterie.The invention further relates to a use of such an electric battery.

Aus der DE 10 2009 035 477 A1 ist eine elektrische Batterie mit einer Mehrzahl von Einzelzellen bekannt. Die Einzelzellen sind mittels Zellverbindern elektrisch parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet. Dabei weist mindestens ein Zellverbinder zur Verschaltung der Einzelzellen ein integriertes elektrisches Sicherungselement auf.From the DE 10 2009 035 477 A1 For example, an electric battery with a plurality of single cells is known. The individual cells are electrically connected in parallel and / or in series with one another by means of cell connectors. At least one cell connector for interconnecting the individual cells has an integrated electrical fuse element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Batterie und eine Verwendung einer solchen Batterie anzugeben.The invention is based on the object to provide an improved over the prior art electrical battery and a use of such a battery.

Hinsichtlich der elektrischen Batterie wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Verwendung durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the electric battery, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the use by the features specified in claim 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die elektrische Batterie umfasst mehrere elektrisch parallel und/oder in Reihe verschaltete Einzelzellen. Erfindungsgemäß umfasst zumindest ein, mehrere Einzelzellen elektrisch verbindender Zellverbinder ein integriertes elektrisches Sicherungselement und/oder es umfasst zumindest eine Ableiterfahne zumindest einer Einzelzelle ein integriertes elektrisches Sicherungselement und/oder es umfasst zumindest ein, mit einer Einzelzelle verbundener elektrischer Anschlusskontakt ein elektrisches Sicherungselement und/oder es umfasst zumindest eine, mehrere Einzelzellen elektrisch miteinander verbindende Stromschiene ein elektrisches Sicherungselement. Das zumindest eine elektrische Sicherungselement ist dabei thermisch mit einer Temperiervorrichtung gekoppelt.The electric battery comprises a plurality of individual cells electrically connected in parallel and / or in series. According to the invention, at least one cell connector electrically connecting a plurality of individual cells comprises an integrated electrical fuse element and / or at least one conductor tab comprises at least one single cell an integrated electrical fuse element and / or at least one electrical terminal contact connected to a single cell comprises an electrical fuse element and / or it comprises at least one, a plurality of individual cells electrically interconnecting busbar an electrical fuse element. The at least one electrical fuse element is thermally coupled to a tempering device.

Mittels des zumindest einen elektrischen Sicherungselements ist es möglich, im Fall von Kurzschlüssen innerhalb oder außerhalb der Batterie den Stromkreis zur Vermeidung von Folgeschäden zu unterbrechen. Hierbei zeichnet sich das zumindest eine integrierte Sicherungselement gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten separaten Sicherungen, die in den Stromkreis eingebaut und beispielsweise über einen Schmelzdraht in einem Keramikgehäuse mit Quarzsandfüllung aufweisen, durch eine signifikante Bauraumverkleinerung aus. Das zumindest eine integrierte Sicherungselement ist dabei beispielsweise als Engstelle des zumindest einen Zellverbinders, der zumindest einen Ableiterfahne, der zumindest einen Stromschiene und/oder des zumindest einen Anschlusskontakts ausgebildet und bildet einen Schmelzdraht. Da bei einer Erwärmung die spezifische Leitfähigkeit des Materials absinkt, erhöht sich der elektrische Widerstand sowie die Verluste und daraus folgend wiederum die Temperatur. Bei Kupfer führt beispielsweise eine Erhöhung der Temperatur von 20°C auf 120°C zu einer Erhöhung des ohmschen Widerstandes von 38%. Aufgrund der thermischen Kopplung des zumindest einen elektrischen Sicherungselements mit der Temperiervorrichtung können hohe ohmsche Verluste im Bereich der Engstelle, die zu einer starken Erwärmung des gezielt geschwächten Bereichs führen, in besonders vorteilhafter Weise vermieden werden. Gleichzeitig ist das mechanisch empfindliche Sicherungselement durch eine Abdeckung mittels der Temperiervorrichtung mechanisch geschützt.By means of the at least one electrical fuse element, it is possible in the case of short circuits inside or outside the battery to interrupt the circuit to avoid consequential damage. In this case, the at least one integrated fuse element is distinguished from separate fuses known from the prior art, which are installed in the circuit and have, for example, a fused wire in a ceramic housing with quartz sand filling, by a significant reduction in installation space. The at least one integrated fuse element is, for example, as a bottleneck of the at least one cell connector, the at least one Ableiterfahne, the at least one busbar and / or the at least one terminal formed contact and forms a fuse wire. Since the specific conductivity of the material drops when heated, the electrical resistance and the losses increase, and consequently the temperature again. In the case of copper, for example, an increase in the temperature from 20 ° C. to 120 ° C. leads to an increase in the ohmic resistance of 38%. Due to the thermal coupling of the at least one electrical fuse element with the tempering device, high ohmic losses in the region of the bottleneck, which lead to a strong heating of the specifically weakened region, can be avoided in a particularly advantageous manner. At the same time, the mechanically sensitive securing element is mechanically protected by a cover by means of the tempering device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Explosionsdarstellung von zwei elektrischen Einzelzellen und einem Zellverbinder eines Zellblocks einer elektrischen Batterie nach dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic exploded view of two individual electrical cells and a cell connector of a cell block of an electrical battery according to the prior art;

2 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzellen gemäß 1 während eines Schweißvorgangs, 2 schematically a perspective view of the individual cells according to 1 during a welding process,

3 schematisch eine Explosionsdarstellung von zwei elektrischen Einzelzellen und einem Zellverbinder mit einem integrierten Sicherungselement eines Zellblocks eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, 3 1 is an exploded view of two individual electrical cells and a cell connector with an integrated fuse element of a cell block of a first embodiment of an electrical battery according to the invention;

4 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzellen gemäß 3 während eines Schweißvorgangs, 4 schematically a perspective view of the individual cells according to 3 during a welding process,

5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines aus einer Vielzahl von elektrischen Einzelzellen und Zellverbindern gebildeten Zellblocks des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie im teilmontierten Zustand, 5 schematically a perspective view of one of a plurality of individual electrical cells and cell connectors formed cell block of the first embodiment of the electric battery according to the invention in the partially assembled state,

6 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblocks gemäß 5 im montierten Zustand, 6 schematically a perspective view of the cell block according to 5 in the assembled state,

7 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Zellblocks gemäß 6, 7 schematically a perspective view of a section of the cell block according to 6 .

8 schematisch eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, 8th 1 is an exploded view of the first embodiment of the electric battery according to the invention;

9 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Batterie gemäß 8, 9 schematically a sectional view of a section of the battery according to 8th .

10 schematisch eine Explosionsdarstellung von zwei mittels einer Ableiterfahne mit einem integrierten Sicherungselement verbundenen elektrischen Einzelzellen eines Zellblocks eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, 10 1 is an exploded view of two electrical single cells of a cell block of a second exemplary embodiment of the electric battery according to the invention, connected by an arrester lug with an integrated fuse element;

11 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzellen gemäß 10 im montierten Zustand, 11 schematically a perspective view of the individual cells according to 10 in the assembled state,

12 schematisch eine perspektivische Ansicht eines aus einer Vielzahl von elektrischen Einzelzellen mit Ableiterfahnen gebildeten Zellblocks des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie im teilmontierten Zustand, 12 schematically a perspective view of a cell formed from a plurality of individual electrical cells with Ableiterfahnen cell block of the second embodiment of the electric battery according to the invention in the partially assembled state,

13 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Zellblocks gemäß 13, 13 schematically a perspective view of a section of the cell block according to 13 .

14 schematisch eine Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, 14 1 is an exploded view of the second embodiment of the electric battery according to the invention;

15 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Batterie gemäß 14, 15 schematically a sectional view of a section of the battery according to 14 .

16 schematisch eine Explosionsdarstellung von zwei mittels einer Ableiterfahne verbundenen elektrischen Einzelzellen eines Zellblocks für ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, 16 2 is a schematic exploded view of two individual electrical cells of a cell block connected by means of an arrester lug for a third embodiment of the electric battery according to the invention;

17 schematisch eine perspektivische Ansicht der Einzelzellen gemäß 16 im montierten Zustand, 17 schematically a perspective view of the individual cells according to 16 in the assembled state,

18 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Randzelle und eines Anschlusskontakts für einen Zellblock eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie, und 18 schematically an exploded view of a peripheral cell and a terminal for a cell block of a third embodiment of the electric battery according to the invention, and

19 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie. 19 schematically a sectional view of a section of the third embodiment of the electric battery according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In den 1 und 2 sind in verschiedenen Darstellungen zwei elektrische Einzelzellen 1 und ein Zellverbinder 2 eines nicht gezeigten Zellblocks einer nicht gezeigten elektrischen Batterie nach dem Stand der Technik dargestellt.In the 1 and 2 are in different representations two electrical single cells 1 and a cell connector 2 a not shown cell block of a not shown electric battery according to the prior art.

Bei den dargestellten Einzelzellen 1 handelt es sich um Flachzellen, auch als so genannte Pouchzellen bezeichnet, bei welchen innerhalb eines aus einer Folie gebildeten Zellengehäuses 1.1 ein nicht gezeigter Elektrodenstapel angeordnet ist. Der Elektrodenstapel ist aus abwechselnd mit einer Separatorfolie gestapelten Elektrodenfolien gebildet, wobei elektrische Pole des Elektrodenstapels jeweils mittels Ableiterfahnen 1.2, 1.3 aus dem Zellengehäuse 1.1 herausgeführt sind. Die Ableiterfahnen 1.2, 1.3 sind dabei aus metallischem Blech gebildet.In the illustrated single cells 1 they are flat cells, also referred to as so-called pouch cells, in which within a cell housing formed from a film 1.1 a not shown electrode stack is arranged. The electrode stack is formed of electrode foils stacked alternately with a separator foil, wherein electrical poles of the electrode stack are each formed by means of discharge tabs 1.2 . 1.3 from the cell case 1.1 led out. The arrester flags 1.2 . 1.3 are formed of metallic sheet metal.

Die Einzelzellen 1 werden durch Verpressung mit in 5 näher dargestellten, insbesondere aus Kunststoff gebildeten Rahmenelementen 3 fixiert und mit einem definierten Abstand zueinander angeordnet.The single cells 1 are by pressing with in 5 shown in detail, in particular made of plastic frame elements 3 fixed and arranged with a defined distance from each other.

Eine elektrische Kontaktierung der Einzelzellen 1 erfolgt mittels insbesondere U-förmig ausgebildeter und metallischer Zellverbinder 2, welche jeweils an den Rahmenelementen 3 befestigt sind und in einer Ultraschall-Verschweißung mit den Ableiterfahnen 1.2, 1.3 verbunden werden. Die Ultraschall-Verschweißung erfolgt mittels eines aus einem so genannten feststehenden Amboss und einer so genannten Sonotrode gebildeten Ultraschallschweiß-Werkzeugs 4.An electrical contact of the individual cells 1 takes place by means of in particular U-shaped and metallic cell connectors 2 , which in each case on the frame elements 3 are attached and in an ultrasonic welding with the arrester lugs 1.2 . 1.3 get connected. The ultrasonic welding takes place by means of an ultrasonic welding tool formed from a so-called fixed anvil and a so-called sonotrode 4 ,

Über die Zellverbinder 2 wird gleichzeitig in den Einzelzellen 1 entstehende Verlustwärme an eine in 8 näher dargestellte, insbesondere metallisch und als Kühlplatte ausgebildete Temperiervorrichtungen 5 geleitet, wobei zwischen den Temperiervorrichtungen 5 und dem Zellblock 9 jeweils eine elektrisch isolierendes, beispielsweise als Wärmeleitfolie ausgebildetes und in ebenfalls in 8 näher dargestelltes Wärmeleitelement 6 angeordnet ist. Die Temperiervorrichtungen 5 sind dabei vorzugsweise nicht nur zur Kühlung, sondern auch zur Erwärmung der Einzelzellen 1 auf eine optimale Betriebstemperatur vorgesehen und in nicht näher dargestellter Weise mit einem Temperierkreislauf gekoppelt.About the cell connectors 2 becomes simultaneously in the single cells 1 resulting heat loss to an in 8th shown in detail, in particular metallic and designed as a cooling plate temperature control 5 passed, between the tempering 5 and the cell block 9 in each case an electrically insulating, for example, as Wärmeleitfolie trained and in also in 8th closer illustrated heat conducting element 6 is arranged. The tempering devices 5 are preferably not only for cooling, but also for heating the individual cells 1 provided to an optimum operating temperature and coupled in a manner not shown with a temperature control.

Zur Vermeidung von Folgeschäden ist es erforderlich, dass im Fall von elektrischen Kurzschlüssen innerhalb oder außerhalb der Batterie der Stromkreis unterbrochen wird.To avoid consequential damage, it is necessary that in the event of electrical short circuits inside or outside the battery, the circuit is interrupted.

Hierzu sieht die Erfindung in einem möglichen Ausführungsbeispiel vor, dass zumindest ein, mehrere Einzelzellen 1 elektrisch verbindender Zellverbinder 2 ein integriertes elektrisches Sicherungselement 7 umfasst. Diese Ausführung ist für ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Batterie 8 mit einem aus einer Vielzahl von Einzelzellen 1 und diese elektrisch verbindenden Zellverbindern 2 in verschiedenen Ansichten und Darstellungen in den 3 bis 9 dargestellt. Die Batterie 8 ist insbesondere zu einer Verwendung als Fahrzeugbatterie, beispielsweise als Traktionsbatterie und/oder als Bordnetzbatterie, vorgesehen. Zur Wahrung der Übersichtlichkeit sind nicht alle Bestandteile der Batterie 8 mit Bezugszeichen versehen.In one possible embodiment, the invention provides for at least one, a plurality of individual cells 1 electrically connecting cell connector 2 an integrated electrical fuse element 7 includes. This embodiment is for a possible embodiment of an electric battery according to the invention 8th with one of a variety of single cells 1 and these electrically connecting cell connectors 2 in different views and representations in the 3 to 9 shown. The battery 8th is intended in particular for use as a vehicle battery, for example as a traction battery and / or as a vehicle electrical system battery. For clarity, not all components of the battery 8th provided with reference numerals.

Dabei ist ein Zellblock 9 aus einer Vielzahl von Einzelzellen 1 gebildet, wobei zur mechanischen Fixierung der Einzelzellen 1 zueinander und zur Erzeugung des Zellblocks 9 die Rahmenelemente 3 mittels Zugankern 10, welche durch die Rahmenelemente 3 hindurchgeführt und endseitig jeweils mit einer so genannten Druckbrille 11 verbunden sind, verbunden werden.Here is a cell block 9 from a variety of single cells 1 formed, wherein for the mechanical fixation of the individual cells 1 to each other and to generate the cell block 9 the frame elements 3 by tie rods 10 which through the frame elements 3 passed and end each with a so-called pressure goggles 11 are connected.

Das zumindest eine elektrische Sicherungselement 7 ist als Engstelle zumindest eines Zellverbinders 2 ausgebildet und bildet einen Schmelzdraht. Auch ist es möglich, dass mehrere Zellverbinder 2 ein solches integriertes Sicherungselement 7 umfassen.The at least one electrical fuse element 7 is the bottleneck of at least one cell connector 2 formed and forms a fuse wire. Also it is possible that several cell connectors 2 such an integrated fuse element 7 include.

Aufgrund der thermischen Kopplung der Zellverbinder 2 mit den auf der Oberseite unter Zwischenschaltung der Wärmeleitelemente 6 angeordneten Temperiervorrichtungen 5 erfolgt eine Kühlung des Sicherungselements 7, so dass ohmsche Verluste im Bereich der Engstelle minimiert werden können.Due to the thermal coupling of the cell connectors 2 with the on the top with the interposition of the heat conducting elements 6 arranged tempering 5 there is a cooling of the fuse element 7 so that resistive losses in the area of the bottleneck can be minimized.

In den 10 bis 15 ist in verschiedenen Ansichten und Darstellungen ein mögliches zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie 8 und deren Bestandteile dargestellt. Im Unterschied zu dem in den 3 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind keine Zellverbinder 2 zur elektrischen Verbindung der Einzelzellen 1 vorgesehen.In the 10 to 15 is in various views and representations a possible second embodiment of the electric battery according to the invention 8th and their components are shown. Unlike in the 3 to 9 illustrated first embodiment are not cell connectors 2 for the electrical connection of the individual cells 1 intended.

Die elektrische Verbindung erfolgt vielmehr durch direkte Ultraschall-Verschweißung der abgewinkelt ausgebildeten Ableiterfahnen 1.2, 1.3, wobei das Sicherungselement 7 bei dieser Ausführung als Engstelle zumindest einer Ableiterfahne 1.3 ausgebildet ist und einen Schmelzdraht bildet.The electrical connection is made rather by direct ultrasonic welding of the angled trained Ableiterfahnen 1.2 . 1.3 , wherein the securing element 7 in this embodiment as a bottleneck at least one Ableiterfahne 1.3 is formed and forms a fuse wire.

Zur elektrischen Kopplung der Batterie 8 mit einem elektrischen Netzwerk, beispielsweise einem Bordnetz eines nicht gezeigten Fahrzeugs, ist an endseitigen Rahmenelementen 3' des Zellblocks 9 jeweils ein als Hochvoltkontakt ausgebildeter Anschlusskontakt 12 angeordnet.For electrical coupling of the battery 8th with an electrical network, for example a vehicle electrical system of a vehicle, not shown, is on end frame elements 3 ' of the cell block 9 each designed as a high-voltage contact terminal contact 12 arranged.

In den 16 bis 19 ist in verschiedenen Ansichten und Darstellungen ein mögliches drittes Ausführungsbeispiel des Sicherungselements 7 für die erfindungsgemäße elektrische Batterie 8 und deren Bestandteile dargestellt. Im Unterschied zu dem in den 10 bis 15 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel umfasst zumindest einer der als Hochvoltkontakte ausgebildeten und an den randseitig angeordneten Rahmenelementen 3' angeordneten Anschlusskontakte 12 ein integriertes elektrisches Sicherungselement 7, welches als Engstelle am entsprechenden Anschlusskontakt 12 ausgebildet ist und einen Schmelzdraht bildet.In the 16 to 19 is in various views and representations a possible third embodiment of the fuse element 7 for the electric battery according to the invention 8th and their components are shown. Unlike in the 10 to 15 illustrated second embodiment comprises at least one of the designed as a high-voltage contacts and at the edge arranged frame elements 3 ' arranged connection contacts 12 an integrated electrical fuse element 7 , which as a bottleneck at the corresponding terminal contact 12 is formed and forms a fuse wire.

Dabei stellen die Pfeile einen Wärmepfad W vom Sicherungselement 7 in Richtung der Temperiervorrichtung 5 dar.The arrows represent a heat path W from the fuse element 7 in the direction of the tempering device 5 represents.

In einem nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batterie 8 umfasst zumindest eine, mehrere Einzelzellen 1 elektrisch miteinander verbindende Stromschiene ein elektrisches Sicherungselement 7, welches ebenfalls als Engstelle an der entsprechenden Stromschiene ausgebildet ist und einen Schmelzdraht bildet.In a non-illustrated further embodiment of the battery according to the invention 8th includes at least one, several single cells 1 electrically interconnecting busbar an electrical fuse element 7 , which is also designed as a bottleneck on the corresponding busbar and forms a fuse wire.

In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind beliebige Kombinationen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich, wobei durch derartige Kombinationen eine selektive Abschaltung einzelner Zellblöcke 9 der Batterie 8 oder die Trennung der gesamten Batterie 8 vom entsprechenden elektrischen Netzwerk realisierbar sind.In further exemplary embodiments, not shown, any desired combinations of the exemplary embodiments described above are possible, with such combinations resulting in a selective deactivation of individual cell blocks 9 the battery 8th or the separation of the entire battery 8th can be realized by the corresponding electrical network.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Einzelzellesingle cell
1.11.1
Zellengehäusecell case
1.21.2
Ableiterfahneconductor lug
1.31.3
Ableiterfahneconductor lug
22
Zellverbindercell connectors
33
Rahmenelementframe element
3'3 '
Rahmenelementframe element
44
Ultraschallschweiß-WerkzeugUltrasonic welding tool
55
Temperiervorrichtungtempering
66
Wärmeleitelementthermally conductive element
77
Sicherungselementfuse element
88th
Batteriebattery
99
Zellblockcell block
1010
Zugankertie rods
1111
Druckbrillepressure glasses
1212
Anschlusskontaktconnection contact
WW
Wärmepfadthermal path

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009035477 A1 [0003] DE 102009035477 A1 [0003]

Claims (6)

Elektrische Batterie (8) mit mehreren elektrisch parallel und/oder in Reihe verschalteten Einzelzellen (1), dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest ein, mehrere Einzelzellen (1) elektrisch verbindender Zellverbinder (2) ein integriertes elektrisches Sicherungselement (7) umfasst und/oder – dass zumindest eine Ableiterfahne (1.2, 1.3) zumindest einer Einzelzelle (1) ein integriertes elektrisches Sicherungselement (7) umfasst und/oder – dass zumindest ein, mit einer Einzelzelle (1) verbundener elektrischer Anschlusskontakt (12) ein elektrisches Sicherungselement (7) umfasst und/oder – dass zumindest eine, mehrere Einzelzellen (1) elektrisch miteinander verbindende Stromschiene ein elektrisches Sicherungselement (7) umfasst, – dass das zumindest eine elektrische Sicherungselement (7) thermisch mit einer Temperiervorrichtung (5) gekoppelt ist.Electric battery ( 8th ) with a plurality of electrically parallel and / or series-connected individual cells ( 1 ), characterized in that - at least one, several individual cells ( 1 ) electrically connecting cell connectors ( 2 ) an integrated electrical fuse element ( 7 ) and / or - that at least one arrester flag ( 1.2 . 1.3 ) at least one single cell ( 1 ) an integrated electrical fuse element ( 7 ) and / or - that at least one, with a single cell ( 1 ) connected electrical connection contact ( 12 ) an electrical fuse element ( 7 ) and / or - that at least one, several individual cells ( 1 ) electrically interconnecting busbar an electrical fuse element ( 7 ), - that the at least one electrical fuse element ( 7 ) thermally with a tempering device ( 5 ) is coupled. Elektrische Batterie (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische Sicherungselement (7) als Engstelle des zumindest einen Zellverbinders (2), der zumindest einen Ableiterfahne (1.2, 1.3), des zumindest einen Anschlusskontakts (12) und/oder der zumindest einen Stromschiene ausgebildet ist und einen Schmelzdraht bildet.Electric battery ( 8th ) according to claim 1, characterized in that the at least one electrical fuse element ( 7 ) as a bottleneck of the at least one cell connector ( 2 ), the at least one arrester flag ( 1.2 . 1.3 ), of the at least one connection contact ( 12 ) and / or the at least one bus bar is formed and forms a fuse wire. Elektrische Batterie (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen elektrischen Sicherungselement (7) und der Temperiervorrichtung (5) ein Wärmeleitelement (6) angeordnet ist.Electric battery ( 8th ) according to claim 1 or 2, characterized in that between the at least one electrical fuse element ( 7 ) and the tempering device ( 5 ) a heat conducting element ( 6 ) is arranged. Elektrische Batterie (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einzelzellen (1) jeweils zu einem Zellblock (9) zusammengefasst sind, wobei bei mehreren Zellblöcken (9) jeder Zellblock (9) zumindest ein elektrisches Sicherungselement (7) umfasst.Electric battery ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of individual cells ( 1 ) each to a cell block ( 9 ), with several cell blocks ( 9 ) every cell block ( 9 ) at least one electrical fuse element ( 7 ). Elektrische Batterie (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt (12) ein Hochvoltkontakt zur Kopplung der elektrischen Batterie (8) mit einem elektrischen Netzwerk ist.Electric battery ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection contact ( 12 ) a high-voltage contact for coupling the electric battery ( 8th ) with an electrical network. Verwendung einer elektrischen Batterie (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Fahrzeugbatterie, insbesondere Traktionsbatterie und/oder Bordnetzbatterie.Using an electric battery ( 8th ) according to one of the preceding claims as a vehicle battery, in particular traction battery and / or electrical system battery.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11936055B2 (en) 2020-10-22 2024-03-19 Apple Inc. Battery pack structures and systems
WO2024063955A1 (en) * 2022-09-21 2024-03-28 Apple Inc. Cell busbar fuse with direct cooling
US11973235B2 (en) 2021-05-11 2024-04-30 Apple Inc. Battery pack structures and systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035477A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery for use as e.g. traction battery in vehicle, has set of individual cells that are electrically interconnected to each other by cell connectors, where each connector comprises integrated electrical fuse element to interconnect cells

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035477A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery for use as e.g. traction battery in vehicle, has set of individual cells that are electrically interconnected to each other by cell connectors, where each connector comprises integrated electrical fuse element to interconnect cells

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11936055B2 (en) 2020-10-22 2024-03-19 Apple Inc. Battery pack structures and systems
US11973235B2 (en) 2021-05-11 2024-04-30 Apple Inc. Battery pack structures and systems
WO2024063955A1 (en) * 2022-09-21 2024-03-28 Apple Inc. Cell busbar fuse with direct cooling

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