DE102013200282A1 - Fixing device e.g. cell connector, for fixing planar electric conductor at electrode connection of rechargeable lithium-ion cell of high power-vehicle-battery, has compensating element arranged below another compensating element at boundary - Google Patents

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Abstract

The device (1) has a screw element (4) with a screw thread for arrangement at an electrode terminal (3). A planar designed compensating element (6) e.g. clamping disk, is mechanically pre-tensioned, and arranged centered at the screw element relative to the screw thread of the screw element. Another planar designed compensating element (7) e.g. washer, is arranged below the former compensating element at an outer boundary (8) of the former compensating element. A fastening element (10) is made of dimensionally stable, resilient deformable plastic. An independent claim is also included for a battery module.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters, insbesondere eines Zell- oder Modulverbinders, an einem Elektrodenanschluss einer Batteriezelle, wobei die Vorrichtung ein Schraubelement mit einem Schraubgewinde zur Anordnung an einem Elektrodenanschluss und ein erstes flächig ausgebildetes Ausgleichselement aufweist, wobei das erste Ausgleichselement mechanisch vorgespannt ist und bezüglich des Schraubgewindes des Schraubelementes zentriert an dem Schraubelement angeordnet ist.The invention relates to a device for fixing a planar electrical conductor, in particular a cell or module connector, to an electrode terminal of a battery cell, wherein the device comprises a screw with a screw thread for placement on an electrode terminal and a first planarized compensation element, wherein the first Compensation element is mechanically biased and centered with respect to the screw thread of the screw is arranged on the screw.

Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils wenigstens einen Elektrodenanschluss mit einem Schraubgewinde aufweisen und wobei zumindest ein Elektrodenanschluss einer Batteriezelle mittels eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters elektrisch leitfähig kontaktiert ist.Furthermore, the invention relates to a battery module having a plurality of battery cells, wherein the battery cells each have at least one electrode terminal with a screw thread and wherein at least one electrode terminal of a battery cell is electrically conductively contacted by means of a flat electrical conductor.

Stand der TechnikState of the art

Batteriemodule, wie insbesondere Hochleistungs-Fahrzeug-Batterien weisen üblicherweise eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen auf. Darüber hinaus umfassen insbesondere Hochleistungs-Fahrzeug-Batterien eine Vielzahl elektrischer Bauteile, wie beispielsweise Schütze, Widerstände, Spannungsmesser und/oder Hochvoltstecker. Diese elektrischen Bauteile sowie insbesondere die Elektrodenanschlüsse von Batteriezellen werden dabei mittels flächig ausgebildeter elektrischer Leiter, insbesondere mittels sogenannter Zellverbinder oder Modulverbinder mit den Elektrodenanschlüssen von Batteriezellen elektrisch leitfähig miteinander verbunden, wobei eine Anordnung der elektrischen Leiter an den Elektrodenanschlüssen insbesondere durch Schraubverbindungen erfolgt. Insbesondere damit die joulesche Wärme durch ohmsche Verluste bei der elektrisch leitenden Verbindung gering gehalten wird, sollen die eingesetzten elektrischen Leiter zum Herstellen der elektrisch leitfähigen Verbindung eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Daher werden als Werkstoffe für die elektrischen Leitern insbesondere Metalle, wie Kupfer oder Aluminium, genutzt. Bevorzugt wird dabei in der Regel aus Kostengründen Aluminium.Battery modules, such as in particular high-performance vehicle batteries usually have a plurality of electrically interconnected battery cells. In addition, high-performance vehicle batteries, in particular, include a large number of electrical components, such as contactors, resistors, voltmeters and / or high-voltage connectors. These electrical components and in particular the electrode terminals of battery cells are electrically conductively connected to each other by means of flat trained electrical conductors, in particular by means of so-called cell connectors or module connectors with the electrode terminals of battery cells, wherein an arrangement of the electrical conductors at the electrode terminals in particular by screw. In particular so that the Joule heat is kept low by ohmic losses in the electrically conductive connection, the electrical conductors used for producing the electrically conductive connection should have a good electrical conductivity. Therefore, metals, such as copper or aluminum, are used as materials for the electrical conductors in particular. As a rule, aluminum is preferred for cost reasons.

Ein Nachteil von diesen eingesetzten metallischen Werkstoffen ist die relativ geringe mechanische Festigkeit und auf atomarer Ebene die erhöhte Anzahl von Gleitebenen in der Gitterstruktur. Aufgrund dieser erhöhten Anzahl von Gleitebenen bieten diese Werkstoffe, insbesondere beim Einsatz von oben genannten Schraubverbindungen zum elektrisch leitfähigen Verbinden von Batteriezellen und/oder elektrischen Bauteilen mit Batteriezellen, plastischen Kriechverformungsprozessen weniger Widerstand, weshalb solche plastischen Kriechverformungsprozesse häufig auftreten. A disadvantage of these metallic materials used is the relatively low mechanical strength and, at the atomic level, the increased number of slip planes in the lattice structure. Due to this increased number of slip planes, these materials, in particular when using the above-mentioned screw connections for the electrically conductive connection of battery cells and / or electrical components with battery cells, plastic creep deformation processes offer less resistance, which is why such plastic Kriechverformungsprozesse often occur.

Diese plastischen Kriechverformungsprozesse unter elektrischer und mechanischer Beanspruchung sind höchst unerwünscht. Denn durch diese Kriechverformungsprozesse verschlechtert sich im Laufe der Zeit die elektrische Kontaktierung der elektrisch leitenden Verbindungen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass sich der Anpressdruck, mit welchem der elektrische Leiter durch die Schraubverbindung gegen den Elektrodenanschluss gedrückt wird, aufgrund des durch die Kriechverformungsprozesse stattfindenden Materialabflusses reduziert. Unterschreitet der Anpressdruck in dem kontaktierten Bereich bestimmte Grenzwerte, steigt dadurch der elektrische Kontaktübergangswiderstand stark an. Infolge des erhöhten Kontaktübergangswiderstandes steigen die ohmschen Verluste in dem elektrischen Leiter, sodass sich der stromdurchflossene elektrische Leiter schnell erwärmt. Durch diese joulesche Wärme wird die Problematik der plastischen Kriechverformungsprozesse weiter verstärkt, da insbesondere bei Leichtmetalllegierungen, wie Aluminiumlegierungen, ein Kriechen schon bei Temperaturen in einem Temperaturbereich von ca. 80°C bis 100°C auftritt. Durch ungünstige Werkstoffkombinationen und kleinflächige Kontaktierungen bei der elektrisch leitfähigen Verbindung wird die Problematik der Reduzierung des Anpressdrucks und der damit einhergehende Anstieg des elektrischen Kontaktübergangswiderstandes noch verstärkt. Eine sichere und ordnungsgemäße Funktion der elektrisch leitfähigen Verbindung und somit letztlich des Batteriemoduls beziehungsweise der Hochleistungs-Fahrzeug-Batterie ist dann nicht mehr gegeben. These plastic creep deformation processes under electrical and mechanical stress are highly undesirable. Because of these Kriechverformungsprozesse worsens over time, the electrical contacting of the electrically conductive compounds. This is due in particular to the fact that the contact pressure with which the electrical conductor is pressed by the screw connection against the electrode connection is reduced due to the outflow of material occurring due to the creep deformation processes. If the contact pressure in the contacted region falls below certain limit values, the electrical contact contact resistance thereby increases sharply. As a result of the increased contact resistance, the resistive losses increase in the electrical conductor, so that the current-carrying electrical conductor heats up quickly. Due to this Joule heat, the problem of plastic creep deformation processes is further intensified, since creeping already occurs at temperatures in a temperature range of approximately 80.degree. C. to 100.degree. C., especially in the case of light metal alloys, such as aluminum alloys. By unfavorable material combinations and small-area contacts in the electrically conductive connection, the problem of reducing the contact pressure and the concomitant increase in the electrical contact resistance is compounded. A safe and proper operation of the electrically conductive connection and thus ultimately the battery module or the high-performance vehicle battery is no longer given.

Aus der Druckschrift KR 1020080042964 A ist das elektrische Kontaktieren unter Nutzung eines Presselementes bekannt, wobei durch das Presselement eine Reduzierung des elektrischen Kontaktübergangswiderstandes bewirkt werden soll.From the publication KR 1020080042964 A is the electrical contacting using a pressing element known, wherein a reduction of the electrical contact resistance is to be effected by the pressing element.

Zudem ist bekannt, zur Erhöhung des Anpressdrucks Schraubenmuttern zusammen mit metallischen Tellerfedern zu nutzen. Beispielsweise werden in der Druckschrift DE 35 20 855 C1 solche Tellerfedern zusammen mit einer Schraubenmutter für eine gleichmäßige Presskontaktierung einer galvanischen Zelle genutzt.It is also known to use nuts to increase the contact pressure together with metallic disc springs. For example, in the document DE 35 20 855 C1 such disc springs used together with a nut for a uniform press-contacting a galvanic cell.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters an einem Elektrodenanschluss einer Batteriezelle bereit zustellen, wobei die Vorrichtung insbesondere die Auswirkungen von Kriechverformungsprozessen der elektrischen Leiter ausgleichen soll. Insbesondere soll die Vorrichtung dazu beitragen, trotz plastischer Kriechverformung des elektrischen Leiters die für einen niedrigen elektrischen Kontaktübergangswiderstand erforderliche Kontaktkraft bereit zu stellen. Against this background, it is an object of the present invention to provide a device for fixing a planarized electrical conductor to an electrode terminal of a battery cell, the device in particular to compensate for the effects of Kriechverformungsprozessen the electrical conductor. In particular, the device should help, despite plastic creep deformation of the electrical Ladder to provide the necessary for a low electrical contact resistance contact force.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters, insbesondere eines Zell- oder Modulverbinders, an einem Elektrodenanschluss einer Batteriezelle vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung ein Schraubelement mit einem Schraubgewinde zur Anordnung an einem Elektrodenanschluss und ein erstes flächig ausgebildetes Ausgleichselement aufweist, wobei das erste Ausgleichselement mechanisch vorgespannt ist und bezüglich des Schraubgewindes des Schraubelementes zentriert an dem Schraubelement angeordnet ist, und wobei an der äußeren Begrenzung des ersten Ausgleichselementes ein zweites flächig ausgebildetes Ausgleichselement unterhalb des ersten Ausgleichselementes angeordnet ist. Vorteilhafterweise werden Kriechverformungsprozesse, insbesondere Setzungs- und Relaxationsvorgänge, des elektrischen Leiters durch die elastische Federwirkung des mechanisch vorgespannten ersten Ausgleichselementes bei entsprechend an einem Elektrodenanschluss angeordneter Vorrichtung ausgeglichen. Durch das zweite Ausgleichselement wird die Federwirkung und somit der Anpressdruck der von dem ersten Ausgleichselement beim Fixieren eines elektrischen Leiters ausgeübt wird, vorteilhafterweise gleichmäßiger auf die Kontaktierungsstelle übertragen. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gleichmäßigere elektrisch leitfähige Kontaktierung erzielt, sodass insbesondere durch das Zusammenwirken des ersten Ausgleichselementes und des zweiten Ausgleichselementes bei an einem Elektrodenanschluss verschraubten Schraubelement ein dauerhafter gleichmäßig niedriger elektrischer Kontaktübergangswiderstand von dem Elektrodenanschluss auf den elektrischen Leiter erzielt wird. Das erste Ausgleichselement und das zweite Ausgleichselement sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese, zumindest im montierten Zustand, also nach einem Ausgleich der Krümmung des ersten Ausgleichselementes durch die mechanische Vorspannung, flächengleich sind.To achieve the object, a device for fixing a flat-shaped electrical conductor, in particular a cell or module connector, proposed at an electrode terminal of a battery cell, wherein the device comprises a screw with a screw thread for placement on an electrode terminal and a first planarized compensation element, wherein the first compensating element is mechanically biased and centered with respect to the screw thread of the screw element is arranged on the screw, and wherein at the outer boundary of the first compensating element, a second flat compensating element is arranged below the first compensating element. Advantageously, creep deformation processes, in particular settling and relaxation processes, of the electrical conductor are compensated by the elastic spring effect of the mechanically biased first compensation element in the case of a device arranged correspondingly on an electrode connection. By the second compensating element, the spring action and thus the contact pressure is exerted by the first compensating element in fixing an electrical conductor, advantageously evenly transmitted to the contacting point. As a result, a more uniform electrically conductive contact is advantageously achieved, so that in particular by the interaction of the first compensating element and the second compensating element when screwed to an electrode terminal screw a permanent uniformly low electrical contact resistance is achieved by the electrode connection to the electrical conductor. The first compensating element and the second compensating element are preferably designed such that they, at least in the assembled state, ie after a compensation of the curvature of the first compensating element by the mechanical bias, are equal in area.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das Schraubelement der Vorrichtung eine Schraube ist, vorzugsweise nach Art eines Schraubbolzens, und dass das Schraubgewinde des Schraubelementes als Außengewinde zum Einschrauben in ein Innengewinde eines Elektrodenanschlusses ausgebildet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schraubelement als Schraubenmutter ausgebildet ist, wobei das Schraubgewinde des Schraubelementes als Innengewinde ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mittels des als Schraubenmutter ausgebildeten Schraubelementes auf ein Außengewinde eines Elektrodenanschlusses aufgeschraubt werden kann. Die Ausgleichselemente sind vorzugsweise jeweils ringartig ausgebildet, wobei der innere Radius derart bemessen ist, dass die Ausgleichselemente im Wesentlichen passgenau um das Außengewinde des Schraubelementes beziehungsweise des Elektrodenanschlusses anordbar sind. Der äußere Radius der Ausgleichselemente ist vorzugsweise jeweils derart bestimmt, dass die Fläche zwischen dem inneren Radius und dem äußeren Radius im Wesentlichen der Kontaktierungsfläche des Elektrodenanschlusses entspricht.In particular, it is provided that the screw element of the device is a screw, preferably in the manner of a screw bolt, and that the screw thread of the screw element is designed as an external thread for screwing into an internal thread of an electrode connection. According to a preferred embodiment variant of the invention it is provided that the screw element is designed as a nut, wherein the screw thread of the screw is formed as an internal thread. In this embodiment variant, it is provided that the device can be screwed onto an external thread of an electrode connection by means of the screw element designed as a screw nut. The compensation elements are preferably each ring-shaped, wherein the inner radius is dimensioned such that the compensation elements can be arranged substantially accurately to the outer thread of the screw or the electrode terminal. The outer radius of the compensating elements is preferably in each case determined such that the area between the inner radius and the outer radius substantially corresponds to the contacting area of the electrode terminal.

Vorteilhafterweise weist das Schraubelement einen Vorsprung oder eine Nase auf, derart, dass durch den Vorsprung beziehungsweise die Nase ein ringförmiger Spalt an dem Schraubelement ausgebildet ist. Ist das Schraubelement als Schraubenmutter ausgebildet, so kann der Vorsprung insbesondere durch eine entsprechende Umformung des Mutternbundes gebildet sein. Insbesondere kann der Vorsprung beziehungsweise die Nase aber auch auf andere Weise, beispielsweise durch einen Kunststoff-Clip einen ringförmigen Spalt ausbilden.Advantageously, the screw element has a projection or a nose, such that an annular gap is formed on the screw element by the projection or the nose. If the screw element is designed as a nut, then the projection can be formed in particular by a corresponding deformation of the nut collar. In particular, the projection or the nose but also in other ways, for example, by forming a plastic clip an annular gap.

Durch den von dem Vorsprung beziehungsweise der Nase ausgebildeten ringförmigen Spalt wird das erste Ausgleichselement vorteilhafterweise von dem Schraubelement gehalten, vorzugsweise drehbar gehalten. Ferner ist durch diesen Vorsprung beziehungsweise diese Nase das Ausgleichelement vorteilhafterweise vormontiert an dem Schraubelement angeordnet, wodurch die Handhabung der Vorrichtung vorteilhafterweise vereinfacht ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass zur Halterung des ersten Ausgleichselement in dem Spalt das erste Ausgleichselement vorteilhafterweise an dessen innerer Begrenzung bezüglich seiner Dicke schmaler ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Absatz, derart, dass der Vorsprung in die durch den Absatz gebildete Aussparung angeordnet ist, wenn die Vorrichtung den elektrischen Leiter durch Verschraubung an dem Elektrodenanschluss fixiert.By formed by the projection or the nose annular gap, the first compensating element is advantageously held by the screw, preferably rotatably supported. Furthermore, the compensating element is advantageously preassembled arranged on the screw by this projection or this nose, whereby the handling of the device is advantageously simplified. In particular, it is provided that for holding the first compensation element in the gap, the first compensation element is advantageously narrower in its inner boundary with respect to its thickness, preferably with a shoulder, such that the projection is arranged in the recess formed by the shoulder when the Device fixed the electrical conductor by screwing to the electrode connection.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einteilig ausgebildet ist. Hierdurch wird die Handhabung vorteilhafterweise weiter vereinfacht. Zudem bietet die einteilige Ausbildung den Vorteil, dass die einzelnen Komponenten der Vorrichtung, wie insbesondere das Schraubelement, das erste Ausgleichselement und das zweite Ausgleichselement, nicht bei der Montage an einem Elektrodenanschluss herunterfallen können, und somit ungewollt ein elektrisch leitfähiges Bauteil kontaktieren und hierdurch mitunter einen Kurzschluss verursachen. According to a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the device according to the invention is integrally formed. As a result, the handling is advantageously further simplified. In addition, the one-part construction offers the advantage that the individual components of the device, in particular the screw element, the first compensating element and the second compensating element, can not fall down during assembly on an electrode connection, and thus unintentionally contact an electrically conductive component and thereby occasionally one Cause short circuit.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Ausgleichselement nach Art einer Tellerfeder ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich ein besonders guter Ausgleich von elastischen Kriechverformungen unter Einfluss des ersten Ausgleichselementes erzielen. Das zweite Ausgleichselement wird hierbei durch die mechanische Vorspannung der Tellerfeder mit hohem Anpressdruck auf den flächig ausgebildeten elektrischen Leiter gedrückt, wodurch vorteilhafterweise eine gute elektrische Kontaktierung zwischen dem Elektrodenanschluss und dem elektrischen Leiter erzielt wird. Als erstes Ausgleichselement kann insbesondere eine nach DIN 6796 genormte Spannscheibe eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das erste Ausgleichselement aus einem Federstahl beziehungsweise aus einem Federstahl gefertigt. Hierdurch wird die mechanische Vorspannung vorteilhafterweise weiter erhöht und der Anpressdruck auf das zweite Ausgleichselement vorteilhafterweise verstärkt. A further advantageous embodiment of the invention provides that the first compensation element is designed in the manner of a plate spring. This makes it possible to achieve a particularly good compensation of elastic creep deformations under the influence of the first compensation element. The second compensating element is in this case pressed by the mechanical bias of the plate spring with high contact pressure on the flat-shaped electrical conductor, whereby advantageously a good electrical contact between the electrode terminal and the electrical conductor is achieved. As the first compensation element can in particular one after DIN 6796 standardized clamping disc can be used. Preferably, the first compensating element is made of a spring steel or spring steel. As a result, the mechanical bias is advantageously further increased and advantageously increases the contact pressure on the second compensation element.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Ausgleichselement nach Art einer Unterlegscheibe ausgebildet ist. Durch das zweite Ausgleichselement wird vorteilhafterweise die Kontaktfläche mit dem zu fixierenden elektrischen Leiter vergrößert. Zudem wird durch das zweite Ausgleichselement vorteilhafterweise die von dem ersten Ausgleichselement bewirkte Flächenpressung gleichmäßiger auf den Kontaktierungsbereich der Vorrichtung verteilt. Das zweite Ausgleichselement kann gemäß einer Ausgestaltungsvariante ebenfalls nach Art einer Tellerfeder ausgebildet sein, eine Ausbildung nach Art einer Unterlegscheibe ist allerdings bevorzugt. A further advantageous embodiment of the invention provides that the second compensation element is designed in the manner of a washer. By the second compensating element, the contact surface is advantageously increased with the electrical conductor to be fixed. In addition, the surface pressure caused by the first compensating element is distributed more uniformly over the contacting region of the device by the second compensating element. The second compensating element can also be designed in the manner of a plate spring according to a design variant, but a design in the manner of a washer is preferred.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die äußere Begrenzung des ersten Ausgleichselementes und die äußere Begrenzung des zweiten Ausgleichselementes von einem Befestigungselement umgeben, wobei das zweite Ausgleichselement durch das Befestigungselement an dem ersten Ausgleichselement angeordnet ist. According to a further advantageous embodiment of the invention, the outer boundary of the first compensating element and the outer boundary of the second compensating element are surrounded by a fastening element, wherein the second compensating element is arranged by the fastening element on the first compensating element.

Vorteilhafterweise umgreift das Befestigungselement den Randbereich der jeweils äußeren Begrenzung. Das heißt, dass das Befestigungselement hierbei teilweise auf der Oberfläche des ersten Ausgleichselementes und teilweise auf der Unterfläche des zweiten Ausgleichselementes angeordnet ist. Vorteilhafterweise lässt das Befestigungselement hierdurch ein Verschieben der Ausgleichselemente gegeneinander, zumindest in geringem Umfang, insbesondere um bis zu 2 mm (mm: Millimeter), zu. Vorzugsweise ist das Befestigungselement derart ausgebildet, dass es zugleich als Dichtelement wirkt. Dadurch, dass das Befestigungselement den Randbereich der äußeren Begrenzung des zweiten Ausgleichselementes umgreift, ist das Befestigungselement somit vorteilhafterweise ausgebildet, die Kontaktfläche zwischen dem zweiten Ausgleichselement und dem zu fixierenden elektrischen Leiter abzudichten und somit eine Korrosion der Kontaktstelle, insbesondere eine elektrochemische Korrosion, zu verhindern oder zumindest einzuschränken. Advantageously, the fastening element surrounds the edge region of the respective outer boundary. This means that the fastening element is in this case arranged partially on the surface of the first compensating element and partly on the lower surface of the second compensating element. Advantageously, the fastener thereby allows a displacement of the compensating elements against each other, at least to a small extent, in particular by up to 2 mm (mm: millimeters) to. Preferably, the fastening element is designed such that it also acts as a sealing element. Characterized in that the fastening element engages around the edge region of the outer boundary of the second compensating element, the fastening element is thus advantageously formed to seal the contact surface between the second compensating element and the electrical conductor to be fixed and thus to prevent corrosion of the contact point, in particular electrochemical corrosion or at least limit.

Vorteilhafterweise ist das Befestigungselement aus einem formfesten, elastisch formbaren Kunststoff ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Befestigungselement ein gürtelartig ausgebildeter Elastomer ist, welcher um die äußere Berandung des ersten Ausgleichselementes und des zweiten Ausgleichselementes angeordnet ist. Vorteilhafterweise verhindert das Befestigungselement zudem, dass sich zwischen den Ausgleichselementen Verunreinigungen ansammeln. Advantageously, the fastening element is formed from a dimensionally stable, elastically moldable plastic. In particular, it is provided that the fastening element is a belt-like elastomer, which is arranged around the outer boundary of the first compensating element and the second compensating element. Advantageously, the fastening element also prevents impurities from accumulating between the compensating elements.

Zur Lösung der Eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen vorgeschlagen, wobei die Batteriezellen jeweils wenigstens einen Elektrodenanschluss mit einem Schraubgewinde aufweisen, wobei zumindest ein Elektrodenanschluss einer Batteriezelle mittels eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters elektrisch leitfähig kontaktiert ist und wobei der elektrische Leiter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters an dem Elektrodenanschluss der Batteriezelle fixiert ist. Dabei ist das Schraubelement der Vorrichtung mit dem Elektrodenanschluss vorteilhafterweise derart verschraubt, dass das zweite Ausgleichselement mit dem elektrischen Leiter kontaktiert ist. Durch das erste Ausgleichselement wird dabei vorteilhafterweise der von dem zweiten Ausgleichselement auf den elektrischen Leiter ausgeübte Anpressdruck erhöht. Vorzugsweise sind die Batteriezellen Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere nachladbare Lithium-Ionen-Zellen. Vorzugsweise sind die Batteriezellen als prismatische Zellen ausgebildet. To solve the above-mentioned object, a battery module with a plurality of battery cells is further proposed, wherein the battery cells each have at least one electrode terminal with a screw, wherein at least one electrode terminal of a battery cell is electrically conductively contacted by means of a flat electrical conductor and wherein the electrical Head is fixed with a device according to the invention for fixing a flat-shaped electrical conductor to the electrode terminal of the battery cell. In this case, the screw element of the device with the electrode connection is advantageously screwed such that the second compensating element is contacted with the electrical conductor. By the first compensating element thereby advantageously exerted by the second compensating element on the electrical conductor contact pressure is increased. The battery cells are preferably lithium-ion cells, in particular rechargeable lithium-ion cells. Preferably, the battery cells are formed as prismatic cells.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt: Further advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the embodiment shown in the figures. Showing:

1 in einer schematischen Darstellung eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung an einem Elektrodenanschluss vormontiert, aber das Schraubelement der Vorrichtung noch nicht angezogen ist; und 1 in a schematic representation of a sectional side view of an embodiment of a device according to the invention, wherein the device is pre-mounted on an electrode terminal, but the screw of the device is not yet tightened; and

2 in einer schematischen Darstellung eine geschnittene Seitenansicht des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei das Schraubelement der Vorrichtung angezogen und die Vorrichtung somit an dem Elektrodenanschluss montiert ist. 2 in a schematic representation of a sectional side view of the in 1 illustrated embodiment, wherein the screw of the device tightened and the device is thus mounted on the electrode terminal.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters 2 an einem Elektrodenanschluss 3 einer Batteriezelle in einem vormontierten Zustand dargestellt. Hierzu ist ein Schraubelement 4 der Vorrichtung 1, welches vorliegend als eine Schraubenmutter ausgebildet ist, an einem Außengewinde 5 eines Elektrodenanschlusses 3 aufgeschraubt. Die Vorrichtung 1 weist neben dem Schraubelement 4 ein erstes Ausgleichselement 6 und ein zweites Ausgleichselement 7 auf. Das erste Ausgleichselement 6 und das zweite Ausgleichselement 7 sind flächig ausgebildet und weisen jeweils eine Öffnung auf, durch welche der Elektrodenanschluss 3 mit dem Außengewinde 5 ragt. Das erste Ausgleichselement 6 und das zweite Ausgleichselement 7 sind somit bezüglich des Innengewindes des Schraubelementes 4 beziehungsweise bezüglich des Außengewindes 5 des Elektrodenanschlusses 3 zentriert angeordnet. Das erste Ausgleichselement 6 ist nach Art einer Tellerfeder mechanisch vorgespannt und ist vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt. Wird das Schraubelement 4 der Vorrichtung 1 weiter verschraubt und somit angezogen muss also gegen die Kraft der durch das erste Ausgleichselement 6 gebildeten Tellerfeder gearbeitet werden. Das zweite Ausgleichselement 7 ist vorzugsweise nach Art einer Unterlegscheibe ausgebildet und kann beispielsweise aus Stahl sein. In 1 is a device 1 for fixing a flat electrical conductor 2 at an electrode connection 3 a battery cell shown in a pre-assembled state. This is a screw 4 the device 1 , which is presently designed as a nut on an external thread 5 an electrode connection 3 screwed. The device 1 points next to the screw 4 a first compensation element 6 and a second compensating element 7 on. The first compensation element 6 and the second compensation element 7 are flat and each have an opening through which the electrode connection 3 with the external thread 5 protrudes. The first compensation element 6 and the second compensation element 7 are thus with respect to the internal thread of the screw 4 or with respect to the external thread 5 of the electrode connection 3 centered. The first compensation element 6 is mechanically biased in the manner of a plate spring and is preferably made of a spring steel. Will the screw 4 the device 1 further screwed and thus tightened must therefore against the force of the first compensation element 6 be worked plate spring formed. The second compensation element 7 is preferably designed in the manner of a washer and may for example be made of steel.

Das Schraubelement 4 der Vorrichtung 1 weist einen Vorsprung 12 auf, durch welchen ein ringförmiger Spalt ausgebildet ist, in den das erste Ausgleichselement 6 mit seiner inneren Begrenzung 13 eingreift. Hierzu weist das Ausgleichselement an seiner inneren Begrenzung 13 einen Absatz auf, wobei der Vorsprung 12 in der durch den Absatz gebildeten Aussparung angeordnet ist. Mittels des Vorsprungs 12 ist das erste Ausgleichselement 6 an dem Schraubelement 4 bezüglich des Innengewindes des Schraubelementes 4 zentriert angeordnet. The screw element 4 the device 1 has a lead 12 on, through which an annular gap is formed, in which the first compensation element 6 with its inner limitation 13 intervenes. For this purpose, the compensation element at its inner boundary 13 a paragraph on, with the projection 12 is arranged in the recess formed by the shoulder. By means of the projection 12 is the first compensation element 6 on the screw 4 with respect to the internal thread of the screw 4 centered.

An der äußeren Begrenzung 8 des ersten Ausgleichselementes 6 ist das zweite Ausgleichselement 7 mittels eines Befestigungsmittels 10 unterhalb des ersten Ausgleichselementes 6 angeordnet. Dabei sind die äußere Begrenzung 8 des ersten Ausgleichselementes 6 und die äußere Begrenzung 9 des zweiten Ausgleichselementes 7 von dem Befestigungselement 10 gürtelartig umgeben. Das Befestigungselement 10 umgreift dabei den Randbereich der äußeren Begrenzung 8 des ersten Ausgleichselementes 6 und den Randbereich der äußeren Begrenzung 9 des zweiten Ausgleichselementes 7. Das Befestigungselement 10 ist aus einem formfesten, elastisch verformbaren Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer. Das Befestigungselement 10 lässt durch sein Ausgestaltung ein Verschieben der Ausgleichselemente 6, 7 gegeneinander, zumindest in geringem Umfang von einigen zehntel Millimetern, zu. Das Befestigungselement 10 kann in anderen Ausgestaltungsvarianten der Vorrichtung 1 aber insbesondere auch derart ausgestaltet sein, dass größere Verschiebungen oder aber auch keine Verschiebungen zugelassen werden. Durch das Befestigungselement 10 ist der Spalt 11 zwischen dem ersten Ausgleichselement 6 und dem zweiten Ausgleichselement 7 dicht verschlossen. Fremdstoffe können somit nicht beziehungsweise nur erschwert zwischen das erste Ausgleichselement 6 und das zweite Ausgleichselement 7 gelangen. Zudem dichtet das Befestigungselement 10 durch die Überlappung an der äußeren Begrenzung 9 des zweiten Ausgleichselementes 7 die Kontaktierungsfläche zwischen dem elektrischen Leiter 2 und dem zweiten Ausgleichselement 7 ab und schützt die Kontaktierungsfläche somit vorteilhafterweise vor Korrosion. Die äußeren Begrenzungen 8, 9 können aber insbesondere auch gegenüber dem Rest des jeweiligen Ausgleichselementes 6, 7 dünnflächiger ausgebildet sein, derart, dass das Befestigungselement 10 nicht über das jeweilige Ausgleichselement 6, 7 übersteht.At the outer limit 8th of the first compensation element 6 is the second compensation element 7 by means of a fastener 10 below the first compensating element 6 arranged. Here are the outer boundary 8th of the first compensation element 6 and the outer boundary 9 of the second compensating element 7 from the fastener 10 surrounded like a belt. The fastener 10 encompasses the edge area of the outer boundary 8th of the first compensation element 6 and the edge area of the outer boundary 9 of the second compensating element 7 , The fastener 10 is made of a dimensionally stable, elastically deformable plastic, preferably an elastomer. The fastener 10 allows by its design, a displacement of the compensation elements 6 . 7 against each other, at least to a small extent of a few tenths of a millimeter, too. The fastener 10 can in other embodiments of the device 1 but in particular also be designed such that larger shifts or no shifts are allowed. Through the fastener 10 is the gap 11 between the first compensation element 6 and the second compensating element 7 tightly closed. Foreign substances can not or only with difficulty between the first compensation element 6 and the second compensation element 7 reach. In addition, the fastener seals 10 through the overlap at the outer boundary 9 of the second compensating element 7 the contacting surface between the electrical conductor 2 and the second compensating element 7 and protects the contact surface thus advantageously against corrosion. The outer limits 8th . 9 but especially with respect to the rest of the respective compensation element 6 . 7 be formed thin surface, such that the fastener 10 not about the respective compensation element 6 . 7 survives.

In 2 ist die Vorrichtung 1 in einem montierten Zustand mit festgezogener Schraubenmutter 4 dargestellt, sodass die Vorrichtung 1 den flächig ausgebildeten elektrischen Leiter 2 an dem Elektrodenanschluss 3 fixiert. Das erste Ausgleichselement 6 erhöht dabei aufgrund der Federwirkung den auf den elektrischen Leiter 2 ausgeübten Anpressdruck. Vorteilhafterweise werden Kriechverformungsprozesse, Setzungs- und/oder Relaxationsvorgänge, des elektrischen Leiters 2 durch die elastische Federwirkung des mechanisch vorgespannten ersten Ausgleichselementes 6 ausgeglichen. Das zweite Ausgleichselement 7 trägt dabei insbesondere zu einer gleichmäßigeren Druckverteilung des von dem ersten Ausgleichselement 6 ausgeübten Anpressdrucks bei und gleicht dabei insbesondere lokale Druckspitzen aus. Durch die Ausgleichselemente 6 und 7 ist zudem die Kontaktierungsfläche mit dem elektrischen Leiter 2 gegenüber einer Schraubverbindung, die nur ein Schraubelement nutzt, vergrößert. Durch das Zusammenwirken des ersten Ausgleichselementes 6 und des zweiten Ausgleichselementes 7 wird ein dauerhafter gleichmäßig niedriger elektrischer Kontaktübergangswiderstand von dem Elektrodenanschluss 3 auf den elektrischen Leiter 2 erzielt. In 2 is the device 1 in a mounted state with tightened nut 4 shown, so that the device 1 the flat electrical conductor 2 at the electrode terminal 3 fixed. The first compensation element 6 increases due to the spring action on the electrical conductor 2 applied contact pressure. Advantageously, creep deformation processes, settling and / or relaxation processes, of the electrical conductor 2 by the elastic spring effect of the mechanically biased first compensation element 6 balanced. The second compensation element 7 contributes in particular to a more uniform pressure distribution of the first compensation element 6 exerted pressure and compensates in particular local pressure peaks. Through the compensation elements 6 and 7 is also the contact surface with the electrical conductor 2 compared to a screw, which uses only one screw increases. Through the interaction of the first compensation element 6 and the second compensating element 7 becomes a permanent uniformly low electrical contact resistance from the electrode terminal 3 on the electrical conductor 2 achieved.

Das in den Figuren dargestellte und im Zusammenhang mit diesen erläuterte Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. The illustrated in the figures and explained in connection with this embodiment is illustrative of the invention and is not limiting for this.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • KR 1020080042964 A [0006] KR 1020080042964 A [0006]
  • DE 3520855 C1 [0007] DE 3520855 C1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 6796 [0014] DIN 6796 [0014]

Claims (8)

Vorrichtung (1) zum Fixieren eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters (2), insbesondere eines Zell- oder Modulverbinders, an einem Elektrodenanschluss (3) einer Batteriezelle, wobei die Vorrichtung (1) ein Schraubelement (4) mit einem Schraubgewinde zur Anordnung an einem Elektrodenanschluss (3) und ein erstes flächig ausgebildetes Ausgleichselement (6) aufweist, wobei das erste Ausgleichselement (6) mechanisch vorgespannt ist und bezüglich des Schraubgewindes des Schraubelementes (4) zentriert an dem Schraubelement (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Begrenzung (8) des ersten Ausgleichselementes (6) ein zweites flächig ausgebildetes Ausgleichselement (7) unterhalb des ersten Ausgleichselementes (6) angeordnet ist.Contraption ( 1 ) for fixing a flat electrical conductor ( 2 ), in particular a cell or module connector, at an electrode connection ( 3 ) of a battery cell, the device ( 1 ) a screw element ( 4 ) with a screw thread for placement on an electrode terminal ( 3 ) and a first flat compensating element ( 6 ), wherein the first compensation element ( 6 ) is mechanically biased and with respect to the screw thread of the screw ( 4 ) centered on the screw element ( 4 ), characterized in that at the outer boundary ( 8th ) of the first compensating element ( 6 ) a second flat compensating element ( 7 ) below the first compensating element ( 6 ) is arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (6) nach Art einer Tellerfeder ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first compensating element ( 6 ) is designed in the manner of a plate spring. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausgleichselement (6) aus einem Federstahl ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first compensating element ( 6 ) is made of a spring steel. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ausgleichselement (7) nach Art einer Unterlegscheibe ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second compensating element ( 7 ) is designed in the manner of a washer. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Begrenzung (8) des ersten Ausgleichselementes (6) und die äußere Begrenzung (9) des zweiten Ausgleichselementes (7) von einem Befestigungselement (10) umgeben sind, wobei das zweite Ausgleichselement (7) durch das Befestigungselement (10) an dem ersten Ausgleichselement (6) angeordnet ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer boundary ( 8th ) of the first compensating element ( 6 ) and the outer boundary ( 9 ) of the second compensating element ( 7 ) of a fastener ( 10 ), wherein the second compensation element ( 7 ) by the fastener ( 10 ) on the first compensating element ( 6 ) is arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) den Randbereich der äußeren Begrenzung (8, 9) jeweils umgreift.Contraption ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the fastening element ( 10 ) the edge area of the outer boundary ( 8th . 9 ) each encompasses. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) aus einem formfesten, elastisch verformbaren Kunststoff ist.Contraption ( 1 ) according to claim 5 or claim 6, characterized in that the fastening element ( 10 ) is made of a dimensionally stable, elastically deformable plastic. Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils wenigstens einen Elektrodenanschluss (3) mit einem Schraubgewinde (5) aufweisen und wobei zumindest ein Elektrodenanschluss (3) einer Batteriezelle mittels eines flächig ausgebildeten elektrischen Leiters (2) elektrisch leitfähig kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an dem Elektrodenanschluss (3) der Batteriezelle fixiert ist.Battery module with a plurality of battery cells, wherein the battery cells each have at least one electrode terminal ( 3 ) with a screw thread ( 5 ) and wherein at least one electrode connection ( 3 ) of a battery cell by means of a flat electrical conductor ( 2 ) is electrically conductively contacted, characterized in that the electrical conductor with a device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7 on the electrode connection ( 3 ) of the battery cell is fixed.
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Citations (2)

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DE3520855C1 (en) 1985-06-11 1986-09-04 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3000 Hannover Galvanic cell with press contact
KR20080042964A (en) 2006-11-13 2008-05-16 주식회사 엘지화학 Electrical connecting structure having low contact resistance

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Non-Patent Citations (1)

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Title
DIN 6796

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