DE102013021217A1 - Batterie mit mehreren Batteriezellen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit mehreren Batteriezellen (3), die elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet sind. Die Batterie (1) ist aus mehreren Zellmodulen (2) zusammengesetzt, wobei jedes Zellmodul (2) mehrere elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltete Batteriezellen (3) umfasst. Die Zellmodule (2) sind mittels lösbaren elektrischen Verbindungselementen (6) miteinander elektrisch verschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren Batteriezellen, die elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet sind.
  • Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus vielen elektrisch in Reihe und/oder parallel geschalteten Batteriezellen. Die Anzahl der Batteriezellen hängt von der geforderten Energiekapazität der Batterie und dem Spannungsniveau der einzelnen miteinander verschalteten Batteriezellen ab. Typische Batterien für aktuelle Fahrzeuganwendungen enthalten beispielsweise etwa 100 Batteriezellen. Um die Bauhöhe einer Batterie klein zu halten, werden zum Verschalten der Batteriezellen Zellpolkontakte von Batteriezellen bevorzugt mittels Schweißverbindungen elektrisch miteinander verbunden. Eine derartige Verbindung von Batteriezellen erschwert die Ersetzung defekter Batteriezellen durch funktionsfähige Batteriezellen erheblich, so dass eine Reparatur der Batterie im Fall des Defekts einzelner Batteriezellen nur mit erheblichem Aufwand möglich ist und hohe Kosten verursacht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Batterie mit mehreren Batteriezellen anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Batterie mit mehreren Batteriezellen, die elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet sind, ist aus mehreren Zellmodulen zusammengesetzt, wobei jedes Zellmodul mehrere elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltete Batteriezellen umfasst. Die Zellmodule sind mittels lösbaren elektrischen Verbindungselementen miteinander elektrisch verschaltet.
  • Eine erfindungsgemäße Batterie ist also modular aus mehreren Zellmodulen mit jeweils mehreren Batteriezellen aufgebaut. Dadurch kann eine Batterie vorteilhaft nach einem Baukastenprinzip aus verschiedenen Zellmodulen zusammengesetzt werden, wobei die Anzahl der Zellmodule der geforderten Energiekapazität der Batterie angepasst werden kann. Die Verschaltung der Zellmodule mittels lösbarer elektrischer Verbindungselemente erleichtert einerseits die Montage der Batterie und ermöglicht andererseits einen einfachen Austausch von Zellmodulen. Durch die Austauschbarkeit von Zellmodulen wird insbesondere eine einfache Reparatur der Batterie ermöglicht, indem ein defektes Zellmodul durch ein unbeschädigtes Zellmodul ersetzt wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige 1 rein schematisch eine Batterie 1, die aus zwei Zellmodulen 2 zusammengesetzt ist, wobei jedes Zellmodul 2 drei elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltete Batteriezellen 3 umfasst.
  • Die Batteriezellen 3 jedes Zellmoduls 2 sind mittels flachen metallischen Zellverbindern 4 miteinander elektrisch verschaltet. Dabei verbindet jeder Zellverbinder 4 Zellpolkontakte 5 unterschiedlicher Batteriezellen 3 des Zellmoduls 2 elektrisch miteinander und ist mit diesen Zellpolkontakten 5 verschweißt. Die Verschweißung der Zellverbinder 4 mit Zellpolkontakten 5 erfolgt beispielsweise durch Laserschweißen.
  • Die Zellmodule 2 sind mittels lösbaren elektrischen Verbindungselementen 6 miteinander elektrisch verschaltet. Die lösbaren elektrischen Verbindungselemente 6 sind beispielsweise jeweils als ein Kabel oder eine Stromschiene mit wenigstens einem Stecker und/oder einer Schraube zur elektrischen Kontaktierung eines Zellmoduls 2 ausgebildet.
  • Realistische Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Batterien 1 für Fahrzeuganwendungen sind analog zu der schematisch in der Figur dargestellten Batterie 1 gestaltet, umfassen jedoch in der Regel mehr als nur zwei Zellmodule 2, wobei jedes Zellmodul 2 mehr als nur drei Batteriezellen 3 aufweist. Ferner weisen realistische Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Batterien 1 weitere in der Figur nicht dargestellte Komponenten auf, beispielsweise eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von Batteriezellen 3, ein Batteriegehäuse und/oder eine Batterieelektronik, die beispielsweise Schütze, Sicherungen, Strommesser und/oder Hochvoltaußenanschlüsse der Batterie 1 umfasst.
  • Die Anzahl der Batteriezellen 3 der einzelnen Zellmodule 2 werden dabei zweckmäßig in Abhängigkeit von den Energiekapazitäten der mittels der Zellmodule 2 zu realisierenden Batterie 1 und von den Nominalspannungen der einzelnen Batteriezellen 3 gewählt. Beispielsweise wird die Anzahl der Batteriezellen 3 eines Zellmoduls 2 in Abhängigkeit von den Nominalspannungen der einzelnen Batteriezellen 3 so gewählt, dass durch eine serielle und/oder parallele Verschaltung einer geeigneten Anzahl von Zellmodulen 2 Batterien 1 mit Nominalspannungen von 12 V, 24 V, 48 V, 300 V, 400 V und/oder 800 V realisiert werden können. Beispielsweise werden dazu baugleiche Zellmodule 2 verwendet, die jeweils eine Nominalspannung von 12 V aufweisen. Auf diese Weise können aus baugleichen Zellmodulen 2 Batterien 1 unterschiedlicher Energiekapazitäten montiert werden, wodurch sich die Herstellungskosten der Batterien 1 vorteilhaft reduzieren lassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Batterie
    2
    Zellmodul
    3
    Batteriezelle
    4
    Zellverbinder
    5
    Zellpolkontakt
    6
    lösbares elektrisches Verbindungselement

Claims (4)

  1. Batterie (1) mit mehreren Batteriezellen (3), die elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) aus mehreren Zellmodulen (2) zusammengesetzt ist, wobei jedes Zellmodul (2) mehrere elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltete Batteriezellen (3) umfasst, und dass die Zellmodule (2) mittels lösbaren elektrischen Verbindungselementen (6) miteinander elektrisch verschaltet sind.
  2. Batterie (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein als ein Kabel oder eine Stromschiene mit wenigstens einem Stecker und/oder einer Schraube ausgebildetes lösbares elektrisches Verbindungselement (6) zur Verschaltung von Zellmodulen (2).
  3. Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (3) jedes Zellmoduls (2) mittels metallischen Zellverbindern (4) miteinander elektrisch verschaltet sind, wobei jeder Zellverbinder (4) Zellpolkontakte (5) unterschiedlicher Batteriezellen (3) des Zellmoduls (2) elektrisch miteinander verbindet und mit diesen Zellpolkontakten (2) verschweißt ist.
  4. Verwendung einer Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Energiequelle in einem Kraftfahrzeug.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110034264A (zh) * 2018-01-11 2019-07-19 奥迪股份公司 蓄电池系统及包括该蓄电池系统的车辆
US11682914B2 (en) 2016-11-25 2023-06-20 Dyson Technology Limited Battery system

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CN110034264A (zh) * 2018-01-11 2019-07-19 奥迪股份公司 蓄电池系统及包括该蓄电池系统的车辆

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