DE102013018415A1 - Battery with a large number of individual battery cells - Google Patents
Battery with a large number of individual battery cells Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013018415A1 DE102013018415A1 DE201310018415 DE102013018415A DE102013018415A1 DE 102013018415 A1 DE102013018415 A1 DE 102013018415A1 DE 201310018415 DE201310018415 DE 201310018415 DE 102013018415 A DE102013018415 A DE 102013018415A DE 102013018415 A1 DE102013018415 A1 DE 102013018415A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- battery
- arresters
- low
- heat exchanger
- voltage
- 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.)
- Pending
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
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- 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
- H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
- H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
-
- 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
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- 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
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- 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
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
-
- 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
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- 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
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
- H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
-
- 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
-
- 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
- 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
- H01M50/512—Connection only in parallel
-
- 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
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
- H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
-
- 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
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
-
- 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)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batterie, umfassend einen Stapel (1) aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Batterieeinzelzellen (2), die elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind, indem jede Batterieeinzelzelle (2) wenigstens zwei Ableiter (3) aufweist und die Ableiter (3) verschiedener Batterieeinzelzellen (2) elektrisch miteinander kontaktiert sind, ferner umfassend eine Temperiereinrichtung mit wenigstens einer Wärmetauscherplatte (6), die zur Kühlung und/oder Heizung der Batterieeinzelzellen (2) in thermisch leitender und elektrisch isolierter Verbindung mit den Ableitern (3) der Batterieeinzelzellen (2) steht und auf wenigstens einer Seite des Stapels (1) auf diese direkt oder unter Zwischenschaltung wenigstens eines weiteren Bauteils aufgelegt ist. Die erfindungsgemäße Batterie ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Ableiter (3) an einem Ende einen Überstand aufweisen, der auf dem Stapel (1) seitlich aus dem von der Wärmetauscherplatte (6) abgedeckten Bereich herausragt und einen Niedervoltkontakt (5) für eine Batterieelektronik (16) ausbildet.The invention relates to a battery comprising a stack (1) of a multiplicity of stacked battery individual cells (2) which are connected electrically in series or in parallel by each individual battery cell (2) having at least two outgoing conductors (3) and the arresters ( 3) of different battery individual cells (2) are electrically contacted with each other, further comprising a tempering device with at least one heat exchanger plate (6) for cooling and / or heating the battery individual cells (2) in thermally conductive and electrically insulated connection with the arresters (3) Single battery cells (2) and is placed on at least one side of the stack (1) on this directly or with the interposition of at least one further component. The battery according to the invention is characterized in that at least some of the arresters (3) at one end have a projection projecting laterally from the area covered by the heat exchanger plate (6) on the stack (1) and a low-voltage contact (5) for battery electronics (16) trains.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, umfassend einen Stapel aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 oder der im Oberbegriff von Anspruch 2 näher definierten Art.The present invention relates to a battery comprising a stack of a plurality of stacked individual battery cells according to the type defined in the preamble of
Batterien der gattungsgemäßen Art werden beispielsweise als Hochvoltbatterie (HV-Batterie) für alternative Antriebe in Kraftfahrzeugen verwendet. Die Batterieeinzelzellen sind dabei häufig prismatisch, insbesondere flach und rechteckig ausgebildet und beispielsweise als sogenannte Pouch- oder Coffeebag-Zellen ausgeführt. Bei solchen Zellen ist der elektrochemisch wirksame Inhalt von einer folienartigen Verpackung umgeben, durch die elektrische Anschlüsse, die sogenannten Ableiter, häufig aus Blech hergestellt, geführt sind. Zur Bildung der Batterie wird nun eine bestimmte Anzahl von Pouch-Zellen elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet und insbesondere mit Kühlung und Elektronik in einem Gehäuse untergebracht. Unter Batterieeinzelzelle im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei jedes elektrochemische Speicherelement der vorliegend beschriebenen Gestaltung zu verstehen.Batteries of the generic type are used for example as a high-voltage battery (HV battery) for alternative drives in motor vehicles. The individual battery cells are often prismatic, in particular flat and rectangular and designed, for example, as so-called pouch or Coffeebag cells. In such cells, the electrochemically active content is surrounded by a film-like packaging, are guided by the electrical connections, the so-called arrester, often made of sheet metal. To form the battery now a certain number of Pouch cells is electrically connected in series and / or parallel and housed in particular with cooling and electronics in a housing. By single battery cell in the sense of the present invention is meant any electrochemical storage element of the presently described design.
Die mechanische Fixierung der empfindlichen und wenig formstabilen Zellen zur Bildung eines Zellblocks erfolgt im Allgemeinen besonders bauraumsparend durch Rahmen, die entweder zwischen den Zellen angeordnet sind oder diese jeweils umschließen, wobei im letzteren Fall die Rahmen auch als Halbrahmen bezeichnet werden. Rahmen und Zellen können dann anschließend über durchgehende Spannmittel (Zuganker, Gewindestangen, Spannbänder, etc.), die am Rand der Zellen verlaufen, gegeneinander verpresst werden. Die Einleitung der Spannkräfte in den Zellstapel erfolgt im Allgemeinen durch an den Enden desselben befindliche Druckbrillen. Die Rahmen bzw. Halbrahmen drücken dabei auf den umlaufenden Siegelrand der Zellverpackung, wobei im Pressbereich eine elastische Auflage aus Gummi bzw. Elastomer angeordnet werden kann. Die mechanische Fixierung der Zellen erfolgt also im Wesentlichen kraftschlüssig durch Reibung zwischen Rahmen/Elastomeren und Zellen. Denkbar ist jedoch auch die Verklebung von Rahmen und Zelle.The mechanical fixation of the sensitive and less dimensionally stable cells to form a cell block is generally particularly space-saving by frames that are either arranged between the cells or enclose each of these, in the latter case, the frames are also referred to as half frame. Frames and cells can then be pressed against each other via continuous clamping means (tie rods, threaded rods, straps, etc.), which run at the edge of the cells. The introduction of the clamping forces in the cell stack is generally done by pressure gauges located at the ends thereof. The frame or half frame press on the peripheral sealing edge of the cell packaging, wherein in the pressing area an elastic support made of rubber or elastomer can be arranged. The mechanical fixation of the cells is thus essentially non-positively by friction between frame / elastomers and cells. However, it is also conceivable the bonding of frame and cell.
An den axialen Enden des Stapels aus Batterieeinzelzellen befinden sich die Kontakte für die Stromentnahme, auch als HV-Kontakte (Hochvollkontakte) und vorliegend als Batterieanschluss bezeichnet, die wegen der hohen Ströme in der Regel aus massivem Metall, zum Beispiel Kupfer und/oder Alu, gefertigt sind.At the axial ends of the stack of battery cells are the contacts for the current drain, also referred to as HV contacts (high full contacts) and in the present case as a battery connection, which because of the high currents usually made of solid metal, for example copper and / or aluminum, are made.
Es ist bekannt, dass die Ableiter der einzelnen Batterieeinzelzellen nicht nur zur Weiterleitung des elektrischen Stroms verwendet werden, sondern auch zur Temperierung (Kühlung und/oder Heizung) der Batterieeinzelzellen. Da die Ableiter thermisch gut an das Zellinnere angebunden sind, kann dadurch, insbesondere durch eine thermisch leitende, jedoch elektrisch isolierende Verbindung der Ableiter mit einer Wärmetauscherplatte, eine exakte und gleichmäßige Kühlung der Batterieeinzelzellen erreicht werden.It is known that the arresters of the individual individual battery cells are used not only for the transmission of the electrical current, but also for the temperature control (cooling and / or heating) of the battery individual cells. Since the arresters are thermally well connected to the cell interior, it is possible, in particular by means of a thermally conductive but electrically insulating connection of the arresters with a heat exchanger plate, to achieve exact and uniform cooling of the individual battery cells.
Die elektrische und insbesondere mechanische Kontaktierung der Ableiter verschiedener, insbesondere unmittelbar benachbart zueinander positionierter Batterieeinzelzellen kann direkt oder über sogenannte Zellverbinder erfolgen. Dementsprechend können im ersten Fall die Ableiter selbst und im zweiten Fall die Zellverbinder eine wärmeleitende Oberfläche zur Herstellung der thermisch leitenden Verbindung mit der wenigstens einen Wärmetauscherplatte ausbilden, auf welche dann eine Wärmetauscherplatte direkt oder unter Zwischenschaltung wenigstens eines weiteren Bauteils, insbesondere einer Wärmeleitfolie, die elektrisch isoliert, aufgelegt ist. Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird auf die
Zur Erfassung und Überwachung der Zellspannungen sowie zum Ladungsausgleich zwischen den verschiedenen Batterieeinzelzellen können die Batterieeinzelzellen ferner jeweils mit einer Batterieelektronik verbunden werden, wobei die Verbindung über eine sogenannte Niedervoltkontaktierung (LV-Kontaktierung) erfolgt. Da bei den bekannten Ausführungsformen mit durch Wärmetauscherplatten gekühlte Batterieeinzelzellen die Niedervoltkontakte an den verschiedenen Batterieeinzelzellen, über welche die Kontaktierung mit entsprechenden Niedervoltanschlüssen an der Batterieelektronik erfolgt, unterhalb der Wärmetauscherplatten positioniert sind, ist die Kontaktierung aufwändig und erfordert den Einsatz zusätzlicher Teile, zum Beispiel von Kabeln oder Stromschienen, die die Niedervoltkontakte an den Batterieeinzelzellen mit den Niedervoltanschlüssen an der Batterieelektronik verbinden.For detecting and monitoring the cell voltages as well as to balance the charge between the different individual battery cells, the battery individual cells can furthermore each be connected to a battery electronics, wherein the connection takes place via a so-called low-voltage contacting (LV contacting). Since in the known embodiments with battery cells cooled by heat exchanger plates, the low-voltage contacts at the various individual battery cells, via which the contact with corresponding low-voltage connections to the battery electronics, are positioned below the heat exchanger plates, the contacting is complex and requires the use of additional parts, for example cables or busbars that connect the low-voltage contacts on the battery individual cells with the low-voltage terminals on the battery electronics.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der eingangs genannten Art, insbesondere mit den zuvor beschriebenen konstruktiven Aufbauten derart zu verbessern, dass eine einfache, sichere und kostengünstige Kontaktierung der Batterieelektronik mit Niedervoltkontakten der Batterieeinzelzellen erfolgen kann.The present invention is therefore an object of the invention to improve a battery of the type mentioned, in particular with the above-described structural structures such that a simple, secure and cost-effective contacting of the battery electronics can be done with low-voltage contacts of the battery cells.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird jeweils durch eine Batterie mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The object of the invention is achieved in each case by a battery having the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements emerge from the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Batterie, insbesondere zur Verwendung als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug, umfasst eine Vielzahl von aufeinander geschichtete Batterieeinzelzellen, die elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind, indem jede Batterieeinzelzelle wenigstens zwei Ableiter aufweist und die Ableiter verschiedener Batterieeinzelzellen elektrisch miteinander kontaktiert sind. Die elektrische Kontaktierung und insbesondere zugleich eine mechanische Kontaktierung von jeweils zwei Ableitern verschiedener Batterieeinzelzellen kann direkt oder durch einen mit beiden Ableitern verbundenen Zellverbinder erfolgen.A battery according to the invention, in particular for use as a traction battery in an at least partially electrically powered vehicle, comprises a plurality of stacked single battery cells electrically connected in series or parallel to one another by each battery cell having at least two arresters and electrically contacting the traps of different battery cells are. The electrical contacting and in particular at the same time a mechanical contacting of two arresters of different individual battery cells can be done directly or through a connected to two arresters cell connector.
Die Batterie umfasst ferner eine Temperiereinrichtung mit wenigstens einer Wärmetauscherplatte, die zur Kühlung und/oder Heizung der Batterieeinzelzellen in thermisch leitender und elektrisch isolierter Verbindung mit den Zellverbindern und/oder den Ableitern der Batterieeinzelzellen steht. Die wenigstens eine Wärmetauscherplatte, insbesondere zwei Wärmetauscherplatten, ist/sind auf wenigstens einer Seite des Stapels auf die Ableiter der Batterieeinzelzellen und/oder auf die Zellverbinder direkt oder unter Zwischenschaltung wenigstens eines weiteren Bauteils, beispielweise einer Wärmeleitfolie, aufgelegt.The battery further comprises a tempering device with at least one heat exchanger plate, which stands for cooling and / or heating the battery individual cells in thermally conductive and electrically insulated connection with the cell connectors and / or the arresters of the battery individual cells. The at least one heat exchanger plate, in particular two heat exchanger plates, is / are placed on at least one side of the stack on the arresters of the battery individual cells and / or on the cell connectors directly or with the interposition of at least one further component, for example a heat conducting foil.
Erfindungsgemäß sind nun, insbesondere bei direkter Kontaktierung der Ableiter miteinander, wenigstens einige der Ableiter an einem Ende mit einem Überstand versehen, der auf dem Stapel der Batterieeinzelzellen seitlich aus dem von der wenigstens einen Wärmetauscherplatte abgedeckten Bereich herausragt und einen Niedervoltkontakt für eine Batterieelektronik ausbildet. Bei dem seitlich aus diesem Bereich herausragenden Ende handelt es sich insbesondere um ein axiales Ende eines Ableiters, wobei die Längsachse der Ableiter in der Regel senkrecht zur Stapelrichtung des Stapels und in Richtung der Ebene der wenigstens einen auf den entsprechenden Ableiter aufgelegten Wärmetauscherplatte verläuft.According to the invention, at least some of the arresters are now provided at one end with a supernatant, in particular on direct contact with the arresters, protruding laterally from the area covered by the at least one heat exchanger plate on the stack of battery cells and forming a low-voltage contact for battery electronics. The end projecting laterally out of this region is, in particular, an axial end of an arrester, the longitudinal axis of the arresters generally running perpendicular to the stacking direction of the stack and in the direction of the plane of the at least one heat exchanger plate placed on the corresponding arrester.
Bei einer Kontaktierung der Ableiter verschiedener Batterieeinzelzellen durch Zellverbinder miteinander können gleichfalls wenigstens einige der Ableiter – oder wie bei der zuvor dargestellten Ausführungsform gemäß einer Variante auch alle Ableiter oder je ein Ableiter pro Batterieeinzelzelle – an einem Ende einen entsprechenden Überstand aufweisen, der seitlich auf dem Stapel aus dem von der Wärmetauscherplatte abgedeckten Bereich herausragt und einen Niedervoltkontakt für die Batterieelektronik ausbildet. Jedoch ist es in diesem Fall zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass wenigstens einige der Zellverbinder oder alle Zellverbinder an einem Ende einen Überstand aufweisen, der auf dem Stapel der Batterieeinzelzellen seitlich aus dem von der Wärmetauscherplatte abgedeckten Bereich herausragt und einen Niedervoltkontakt für eine Batterieelektronik ausbildet. Somit übernimmt in diesem Fall insbesondere jeweils ein Zellverbinder anstelle der Ableiter die Ausbildung des Niedervoltkontakts, der mit einem entsprechenden Niedervoltanschluss an der Batterieelektronik kontaktiert werden kann.When contacting the arresters of different individual battery cells by cell connectors with each other can also at least some of the arrester - or as in the previously illustrated embodiment according to a variant all arresters or one arrester per battery cell - have at one end a corresponding projection on the side of the stack protrudes from the area covered by the heat exchanger plate and forms a low-voltage contact for the battery electronics. However, in this case, additionally or alternatively, it is also possible for at least some of the cell connectors or all cell connectors to have a projection at one end which projects laterally from the area covered by the heat exchanger plate on the stack of battery cells and forms a low-voltage contact for battery electronics. Thus, in this case, in particular in each case a cell connector instead of the arrester, the formation of the low-voltage contact, which can be contacted with a corresponding low-voltage connection to the battery electronics.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Überstände an den Ableitern oder den Zellverbindern, welche jeweils den Niedervoltkontakt ausbilden, jeweils durch eine Aussparung vom verbleibenden Teil des Ableiters oder Zellverbinders abgeteilt sind, welche nur über einen Teilbereich eines Querschnitts des entsprechenden Ableiters oder Zellverbinders reicht. Das bedeutet, dass der Überstand nicht vollständig vom verbleibenden Teil des Ableiters oder Zellverbinders abgetrennt ist, sondern dass dieser Überstand vorteilhaft als abgesetzte Fahne ausgebildet wird. Durch geeignete Dimensionierung der Größe der Aussparung in Axialrichtung der Ableiter kann eine sichere elektrische Isolierung des Niedervoltkontaktes gegenüber der Wärmetauscherplatte erreicht werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the supernatants on the arresters or the cell connectors, which each form the low-voltage contact, are each separated by a recess from the remaining part of the arrester or cell connector, which extends only over a portion of a cross section of the corresponding arrester or cell connector , This means that the supernatant is not completely separated from the remaining part of the arrester or cell connector, but that this supernatant is advantageously formed as a remote flag. By suitable dimensioning of the size of the recess in the axial direction of the arrester, a reliable electrical insulation of the low-voltage contact with respect to the heat exchanger plate can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Batterieeinzelzellen durch aufeinander gestapelte Rahmen gehalten. Beispielsweise können die Rahmen zwischen den Batterieeinzelzellen positioniert sein oder zur Ausbildung eines Rahmens sind jeweils zwei Halbrahmen vorgesehen, welche eine Batterieeinzelzelle entlang des äußeren Umfangs zwischen sich einschließen. Wie Eingangs dargelegt wurde, können die Rahmen und Zellen vorteilhaft über Spannmittel, insbesondere durchgehende Spannmittel, beispielsweise Zuganker, Gewindestangen, Spannbänder, etc., die am Rand der Zellen verlaufen, gegeneinander verpresst sein. Die Einleitung der Spannkräfte in den Stapel aus Einzelzellen kann durch an den Enden des Stapels positionierte Druckbrillen erfolgen. Die Rahmen bzw. Halbrahmen können dabei auf den umlaufenden Rand der Zellverpackung (Bereich der Verschweißung der Verpackungsfolie) drücken, sodass die mechanische Fixierung der Einzelzellen im Wesentlichen kraftschlüssig erfolgt.According to an advantageous embodiment of the invention, the battery cells are held by stacked frames. For example, the frames may be positioned between the battery cells or, to form a frame, there are two half frames each enclosing a single battery cell along the outer circumference therebetween. As explained in the introduction, the frames and cells can advantageously be pressed against one another via tensioning means, in particular continuous tensioning means, for example tie rods, threaded rods, tensioning straps, etc., which run along the edge of the cells. The introduction of the clamping forces in the stack of individual cells can be done by positioned at the ends of the stack pressure goggles. The frame or half frame can press on the peripheral edge of the cell packaging (area of the welding of the packaging film), so that the mechanical fixing of the individual cells takes place substantially non-positively.
Die wenigstens eine Wärmetauscherplatte kann nun auf die aufeinander gestapelten Rahmen aufgelegt und an diesen angeschlossen sein, wobei insbesondere ein Vorsprung an dem jeweiligen Rahmen zum Anschluss der Wärmetauscherplatte in die zuvor beschriebene Aussparung neben dem Niedervoltkontakt hinein oder durch diese hindurch ragt. Dabei kann die Wärmetauscherplatte unmittelbar oder mittelbar auf den Vorsprüngen der Rahmen aufliegen, wobei die Wärmetauscherplatte insbesondere elektrisch an der Masse der Batterie angeschlossen ist. Dadurch, dass die Auflage der Wärmetauscherplatte im Bereich der Vorsprünge jeweils entsprechend kleiner als die Aussparungen ausgeführt ist und/oder durch Vorsehen einer elektrischen Isolierung zwischen der Wärmetauscherplatte und deren Auflage kann eine elektrische Isolierung gegenüber dem Niedervoltkontakt und/oder dem Ableiter erreicht werden.The at least one heat exchanger plate can now be placed on the stacked frame and connected to this, in particular a projection on the respective frame for connection of the heat exchanger plate in the recess described above in addition to the low-voltage contact into or protrudes through it. In this case, the heat exchanger plate directly or indirectly on the projections of the frame rest, wherein the heat exchanger plate is in particular electrically connected to the ground of the battery. Characterized in that the support of the heat exchanger plate in the region of the projections in each case correspondingly smaller than the recesses is executed and / or by providing an electrical insulation between the heat exchanger plate and the support electrical insulation against the low-voltage contact and / or the arrester can be achieved.
Besonders vorteilhaft sind wenigstens zwei Wärmetauscherplatten vorgesehen, die auf einer gemeinsamen Seite des Stapels mit einem einen Zwischenraum ausbildenden Abstand zueinander auf Ableiter, insbesondere zwei Gruppen von Ableitern der Batterieeinzelzellen oder entsprechend die Zellverbinder aufgelegt sind, wobei die Überstände mit den Niedervoltkontakten in diesen Zwischenraum zwischen den beiden Wärmetauscherplatten hineinragen. In der Regel liegen dabei die Überstände auf den Rahmen auf.Particularly advantageously, at least two heat exchanger plates are provided, which are placed on a common side of the stack with a gap forming a gap to each other on arresters, in particular two groups of arresters of the battery cells or according to the cell connectors, the supernatants with the low-voltage contacts in this space between the protrude two heat exchanger plates. As a rule, the supernatants are on the frame.
Die Überstände stehen sich vorteilhaft paarweise zueinander fluchtend oder in Stapelrichtung des Stapels wechselseitig versetzt unter den beiden Wärmetauscherplatten hervorragend gegenüber.The supernatants are advantageously in pairs aligned with each other or in the stacking direction of the stack mutually offset under the two heat exchanger plates excellent opposite.
In dem Zwischenraum kann nun eine Batterieelektronik oder eine Platine zum Anschluss einer Batterieelektronik angeordnet sein, die eine Vielzahl von Niedervoltanschlüssen aufweist, die mit den Niedervoltkontakten der Ableiter oder Zellverbinder unmittelbar oder mittelbar kontaktiert sind. Beispielsweise erfolgt die Kontaktierung mittels Stoffschluss (Schweißung), wobei nach Möglichkeit dasselbe Schweißverfahren eingesetzt wird, wie zur Kontaktierung der verschiedenen Batterieeinzelzellen, dass heißt derer Ableiter untereinander. Denkbar ist aber auch eine Kontaktierung mittels Kraftschluss (Verpressung), wobei zur Kompensation von Wärmedehnungen, Toleranzen und Setzerscheinungen vorzugsweise ein Federelement bzw. Federkontakt verwendet wird, der durch ein Niedervoltkontakt und/oder einen zugeordneten Niedervoltanschluss ausgebildet wird oder zwischen diesen beiden positioniert ist.In the interspace can now be arranged a battery electronics or a circuit board for connecting a battery electronics having a plurality of low-voltage terminals, which are contacted directly or indirectly with the low-voltage contacts of the arrester or cell connectors. For example, the contact is made by means of material bond (welding), wherein, if possible, the same welding method is used as for contacting the different battery cells, that is, the arrester with each other. However, it is also conceivable to make contact by means of adhesion (compression), wherein a spring element or spring contact is preferably used to compensate for thermal expansion, tolerances and settling, which is formed by a low-voltage contact and / or an associated low-voltage terminal or positioned between these two.
Die Niedervoltanschlüsse an der Batterieelektronik bzw. der Platine sind vorteilhaft in Form von Kontaktfahnen ausgebildet, welche auf den Niedervoltkontakten der Ableiter oder Zellverbinder unmittelbar oder mittelbar aufliegen.The low-voltage connections to the battery electronics or the circuit board are advantageously designed in the form of contact lugs which rest directly or indirectly on the low-voltage contacts of the arresters or cell connectors.
Die Niedervoltanschlüsse und/oder die Niedervoltkontakte können elastisch ausgeführt und/oder elastisch miteinander verbunden sein, beispielsweise durch eine mäanderförmige Gestaltung, bei welcher durch eine definierte Schwächung eine hohe elastische Verformbarkeit eingestellt wird.The low-voltage connections and / or the low-voltage contacts can be made elastic and / or elastically connected to each other, for example by a meander-shaped design, in which a high elastic deformability is set by a defined weakening.
Vorzugsweise sind in Stapelrichtung der Batterieeinzelzellen die Niedervoltanschlüsse in ihrer Breite schmaler ausgeführt als die zugeordneten Niedervoltkontakte der Ableiter bzw. Zellverbinder, um Toleranzen über den kompletten Stapel auszugleichen und eine Überlappung der Niedervoltanschlüsse mit den Niedervoltkontakten sicherzustellen, insbesondere für die Verschweißung miteinander.In the stacking direction of the battery individual cells, the low-voltage connections are preferably made narrower in their width than the associated low-voltage contacts of the arresters or cell connectors in order to compensate for tolerances over the complete stack and to ensure overlapping of the low-voltage connections with the low-voltage contacts, in particular for the welding together.
Die Ableiter sind vorteilhaft, je nach Polarität, aus Aluminium (insbesondere bei Ausführung als Pluspol) oder Kupfer (insbesondere bei Ausführung als Minuspol) hergestellt. Zellverbinder und die Niedervoltanschlüsse der Batterieelektronik werden vorzugsweise ebenfalls aus diesen beiden Werkstoffen hergestellt.Depending on the polarity, the arresters are advantageously made of aluminum (in particular in the case of a positive pole design) or copper (in particular in the case of a negative pole design). Cell connectors and the low-voltage terminals of the battery electronics are preferably also made of these two materials.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich eine direkte Kontaktierung der Niedervoltanschlüsse mit den Niedervoltkontakten ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Bauteils, außerhalb des Auflagebereichs der Wärmetauscherplatte(n), insbesondere seitlich neben der/den Wärmetauscherplatte(n) in Stapelrichtung gesehen, herstellen, was sich bauraum- und kostensparend auswirkt und einen leichten Austausch der Batterieelektronik bzw. der Platine ohne Demontage der Wärmetauscherplatte(n) ermöglicht.The inventive solution can be a direct contacting of the low-voltage terminals with the low-voltage contacts without the interposition of an additional component, outside the contact area of the heat exchanger plate (s), in particular laterally next to the / the heat exchanger plate (s) seen in the stacking, produce, what space and saves costs and allows easy replacement of the battery electronics or the board without disassembly of the heat exchanger plate (s).
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschreiben werden.The invention will be described below by way of example with reference to two embodiments and the figures.
Es zeigen:Show it:
In den
Wie besonders aus der
Wie man besonders in der
Da, wie in den
In der
In der
In den
Bei dem in den
Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weisen entsprechend die Zellverbinder
Die Ableiter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008034867 A1 [0006] DE 102008034867 A1 [0006]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310018415 DE102013018415A1 (en) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Battery with a large number of individual battery cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310018415 DE102013018415A1 (en) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Battery with a large number of individual battery cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013018415A1 true DE102013018415A1 (en) | 2015-05-07 |
Family
ID=52829536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310018415 Pending DE102013018415A1 (en) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Battery with a large number of individual battery cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013018415A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107611475A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-19 | 湖南海博瑞德电智控制技术有限公司 | Soft package power lithium ion battery module and its assemble method |
DE102018000755A1 (en) | 2018-01-31 | 2018-07-12 | Daimler Ag | Battery with individually contactable cells and testing and charging method for such a battery |
GB2598955A (en) * | 2020-09-22 | 2022-03-23 | Cummins Inc | Pouch cell unit |
DE102022000022A1 (en) | 2022-01-03 | 2023-07-06 | Mercedes-Benz Group AG | Battery system and method of manufacturing a battery system |
DE102022000411A1 (en) | 2022-02-03 | 2023-08-03 | Mercedes-Benz Group AG | Electrical energy storage |
CN116742279A (en) * | 2023-08-10 | 2023-09-12 | 江苏天合储能有限公司 | Welding-free energy storage battery system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034867A1 (en) | 2008-07-26 | 2010-01-28 | Daimler Ag | Battery i.e. lithium ion battery, for vehicle e.g. vehicle with hybrid drive, has conductor rims that are thermally coupled at cooling plate by poles of individual cells which are formed as flat cells |
-
2013
- 2013-11-02 DE DE201310018415 patent/DE102013018415A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008034867A1 (en) | 2008-07-26 | 2010-01-28 | Daimler Ag | Battery i.e. lithium ion battery, for vehicle e.g. vehicle with hybrid drive, has conductor rims that are thermally coupled at cooling plate by poles of individual cells which are formed as flat cells |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107611475A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-19 | 湖南海博瑞德电智控制技术有限公司 | Soft package power lithium ion battery module and its assemble method |
CN107611475B (en) * | 2017-09-26 | 2024-05-24 | 湖南海博瑞德电智控制技术有限公司 | Soft package power lithium ion battery module and assembling method thereof |
DE102018000755A1 (en) | 2018-01-31 | 2018-07-12 | Daimler Ag | Battery with individually contactable cells and testing and charging method for such a battery |
GB2598955A (en) * | 2020-09-22 | 2022-03-23 | Cummins Inc | Pouch cell unit |
DE102022000022A1 (en) | 2022-01-03 | 2023-07-06 | Mercedes-Benz Group AG | Battery system and method of manufacturing a battery system |
DE102022000411A1 (en) | 2022-02-03 | 2023-08-03 | Mercedes-Benz Group AG | Electrical energy storage |
CN116742279A (en) * | 2023-08-10 | 2023-09-12 | 江苏天合储能有限公司 | Welding-free energy storage battery system |
CN116742279B (en) * | 2023-08-10 | 2023-10-27 | 江苏天合储能有限公司 | Welding-free energy storage battery system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2789029B1 (en) | Battery and cell block for a battery | |
EP2243178B1 (en) | Battery comprising a plurality of individual cells | |
DE102015010925A1 (en) | Cell connector unit and / or cell voltage tapping unit | |
DE102013018415A1 (en) | Battery with a large number of individual battery cells | |
DE102010013023A1 (en) | Battery with a plurality of single cells | |
WO2011116801A1 (en) | Battery consisting of a plurality of single battery cells | |
EP2269247A1 (en) | Battery comprising a heat conducting plate and several individual cells | |
DE102013021549A1 (en) | High-voltage battery | |
DE102013020860A1 (en) | Cell block for a battery | |
WO2012163453A1 (en) | Energy storage module comprising a plurality of prismatic storage cells | |
DE102008010824A1 (en) | Battery with several single cells | |
DE102009035470A1 (en) | Battery for use in vehicle e.g. hybrid drive vehicle, has isolation elements whose height is larger than height of pole contacts during non-assembled condition of cells, so that isolation elements are projected above pole contacts | |
DE102010050981A1 (en) | Battery with a cell group | |
WO2011116807A1 (en) | Single cell and battery having a plurality of single cells | |
DE102013016617A1 (en) | Battery with a large number of individual battery cells | |
DE102009035461A1 (en) | Battery i.e. heavy-duty battery, for motor vehicle, has electrical insulation layer and additional pole plate arranged on side of positive pole plate, where additional plate is electrically connected with negative pole plate via tension rod | |
EP2735039B1 (en) | Cell contacting arrangement for an energy store | |
DE102014015237A1 (en) | Battery and method for producing such a battery | |
DE102012018113A1 (en) | Battery e.g. high-power or high-voltage batteries has cooling device and intermediate frame that are connected with output conductor of individual battery cells | |
WO2018220197A2 (en) | Electrochemical cell unit, energy storage module and method for the assembly thereof | |
DE102010013031A1 (en) | Battery e.g. lithium-ion high-voltage battery, used in e.g. hybrid car, has electrical isolating frame formed between metal sheets, and electrical isolating spacer element arranged at frame among deformed regions of sheets | |
DE102014206951A1 (en) | Battery module with at least two parallel connected battery cells | |
DE102013015784A1 (en) | Battery with a large number of individual battery cells | |
DE102012015910A1 (en) | Battery, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle | |
DE102013203094A1 (en) | Battery cell with a prismatic housing, battery module and motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002300000 Ipc: H01M0050543000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
|
R084 | Declaration of willingness to licence |