DE102013217836B4 - Traction battery for a vehicle and method of making it - Google Patents

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Abstract

Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (1), in dem eine Vielzahl von Batteriezellen (7) gelagert sind, die über Polverbinder (11), die an einem gemeinsamen Trägerelement (19) befestigt sind, elektrisch miteinander zu einem Batteriesystem verschaltet sind, wobei die Polverbinder (11) auf der, den Batteriezellen (7) zugewandten Innenseite des Trägerelements (19) angeordnet sind und die Polverbinder (11) nach außen vollständig vom Kunststoffmaterial des Trägerelements (19) überdeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (19) ein Mehrlagenaufbau ist, und zwar mit einer den Batteriezellen (7) zugewandten inneren Teilplatte (17), in der die Polverbinder (11) als Hochvoltkomponenten integriert sind, und einer mittleren Isolierplatte (23) zur elektrischen Isolierung der inneren Teilplatte (17) nach außen, und einer äußeren, ebenfalls isolierenden Teilplatte (21), in der die weiteren elektrischen Batteriekomponenten (13), das heißt Niedervoltkomponenten, integriert sind.Traction battery for an at least partially electrically powered vehicle, comprising a battery housing (1) in which a plurality of battery cells (7) are mounted, the one electrically connected to each other via a pole connector (11) which are fixed to a common support member (19) Battery system are interconnected, wherein the pole connector (11) on the, the battery cells (7) facing inside of the support member (19) are arranged and the pole connector (11) to the outside completely covered by the plastic material of the support member (19), characterized in that the support element (19) is a multi-layer structure, with the battery cell (7) facing inner part plate (17) in which the pole connector (11) are integrated as high-voltage components, and a middle insulating plate (23) for electrical insulation of the inner part plate (17) to the outside, and an outer, also insulating sub-plate (21), in which the further electrical Batte components (13), ie low-voltage components, are integrated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Traktionsbatterie nach dem Patentanspruch 9.The invention relates to a traction battery for an at least partially electrically operated vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a traction battery according to claim 9.

Traktionsbatterien für Fahrzeuge mit zumindest teilelektrischem Antrieb weisen eine Vielzahl von Batteriezellen auf. Zu deren elektrischer Verschaltung sind eine Reihe von material-, bauraum- und fertigungsintensiven Arbeitsschritten erforderlich, die einer Großserienproduktion mit größeren Stückzahlen entgegenstehen.Traction batteries for vehicles with at least partially electric drive have a plurality of battery cells. For their electrical wiring, a series of material, space and production-intensive operations are required, which preclude large-scale production with larger quantities.

Aus der DE 10 2008 010 838 A1 ist eine Traktionsbatterie für ein solches zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug bekannt. Die im Batteriegehäuse angeordneten Batteriezellen sind in einer gemeinsamen Raumrichtung orientiert und weisen an ihrer Oberseite elektrische Pole auf, die über Polverbinder bzw. Stromschienen miteinander elektrisch verschaltet sind. Auf der Oberseite des Zellen-Verbundes sind im Zweilagenaufbau eine äußere Wärmeleitplatte zur Ableitung der in den Batteriezellen erzeugten Wärme sowie ein inneres plattenförmiges Formteil angeordnet, das die Wärmeleitplatte und die Batteriezellen elektrisch voneinander isoliert. Die beiden Platten weisen zueinander in Flucht positionierte Durchführungsöffnungen auf, durch die die Batteriezellen-Pole nach außen geführt sind. Außenseitig sind auf der Wärmeleitplatte Polverbinder befestigt, die mit den Polen der Batteriezellen beispielsweise verschweißt oder verschraubt sind.From the DE 10 2008 010 838 A1 a traction battery for such an at least partially electrically powered vehicle is known. The battery cells arranged in the battery housing are oriented in a common spatial direction and have electrical poles on their upper side, which are electrically interconnected via pole connectors or busbars. On the upper side of the cell composite, an outer heat conducting plate for dissipating the heat generated in the battery cells and an inner plate-shaped molded part are arranged in the two-layer structure, which electrically isolates the heat conducting plate and the battery cells from each other. The two plates have mutually aligned alignment openings through which the battery cell poles are led to the outside. On the outside, pole connectors are fastened to the heat-conducting plate, which are welded or screwed to the poles of the battery cells, for example.

Beim Zusammenbau der aus der DE 10 2008 010 838 A1 bekannten Traktionsbatterie ergibt sich für den Monteur eine Hochvolt-Gefährdung, bei der die Polverbinder als Hochvoltkomponenten nicht berührsicher mit Bezug auf den Monteur angeordnet sind. Um die Hochvolt-Gefährdung zu reduzieren, sind hier zusätzliche aufwändige Sicherungsmaßnahmen vorzunehmen.When assembling the from the DE 10 2008 010 838 A1 known traction battery results for the fitter a high-voltage hazard, in which the pole connector are not arranged touch-safe as high-voltage components with respect to the fitter. In order to reduce the high-voltage hazard, additional costly safety measures must be taken.

Aus der DE 10 2010 037 956 A1 ist ein Batteriezellenträger mit einem Vergussrahmen bekannt, wobei auf der Trägerplatte ein umlaufender Hilfsrahmen angeordnet ist und mindestens ein Batteriezellenverbinder in einem von dem Hilfsrahmen umschlossenen Bereich angeordnet ist. Die Batteriezellenverbinder können mit Hilfe von Vergussmasse vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Aus der DE 21 42 768 B2 ist eine Batterie bekannt, die mehrere miteinander verbundene Bleiakkumulatorzellen aufweist. Die Polbrücken und/oder die Zellenverbinder sind mit einer isolierenden Kunststoffmasse abgedeckt. Aus der DE 23 60 795 B2 ist ein Akkumulator zum Antrieb von Elektrofahrzeugen bekannt. Der Akkumulator weist eine Halteplatte auf, an der die Plattensätze des Akkumulators hängend befestigt sind und an dessen Unterseite Nuten versehen sind. Die Nuten halten Bleistromschienen von gegensätzlicher Polarität innerhalb der Platten.From the DE 10 2010 037 956 A1 a battery cell carrier is known with a Vergussrahmen, wherein on the support plate, a peripheral subframe is arranged and at least one battery cell connector is disposed in a region enclosed by the subframe area. The battery cell connectors can be protected with the help of potting compound against external influences. From the DE 21 42 768 B2 For example, a battery is known which has a plurality of lead-acid battery cells connected to one another. The pole bridges and / or the cell connectors are covered with an insulating plastic compound. From the DE 23 60 795 B2 An accumulator for driving electric vehicles is known. The accumulator has a holding plate on which the plate sets of the accumulator are attached in a suspended manner and on the underside of which grooves are provided. The grooves hold lead flow bars of opposite polarity within the plates.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Traktionsbatterie für ein Fahrzeug bereitzustellen, deren Zusammenbau mit einer im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Anzahl von Arbeitsschritten erfolgen kann.The object of the invention is to provide a traction battery for a vehicle, the assembly of which can be done with a reduced number of steps compared to the prior art.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or 9. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Polverbinder derart an einem Trägerelement anzuordnen, dass bereits aufgrund der Pol-Anordnung eine Hochvolt-Gefährdung des Monteurs ausgeschlossen ist. Vor diesem Hintergrund sind im Patentanspruch 1 die Polverbinder nicht mehr auf der Außenseite des Trägerelements angeordnet, sondern vielmehr auf der, den Batteriezellen zugewandten Innenseite, so dass die Polverbinder nach außen vollständig mit dem Material, insbesondere ein Kunststoff, des Trägerelementes überdeckt ist. Auf diese Weise ist eine Berühr-Gefährdung des Monteurs beim Zusammenbau der Traktionsbatterie ausgeschlossen, ohne dass zusätzliche Sicherungsmaßnahmen erforderlich sind.The invention is based on the basic idea of arranging the pole connectors on a carrier element in such a way that a high-voltage endangerment of the installer is already precluded on account of the pole arrangement. Against this background, the pole connectors are no longer arranged on the outside of the support member in claim 1, but rather on the, the battery cells facing inside, so that the pole connector is completely covered to the outside with the material, in particular a plastic, of the support element. In this way, a contact hazard of the mechanic when assembling the traction battery is excluded, without additional security measures are required.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Trägerelement für die Polverbinder zumindest eine geschlossenflächige Trägerplatte sein. Die Trägerplatte kann zumindest eine Hochvolt-Durchführung nach außen aufweisen, und zwar vom elektrischen Anschluss des inneren Batteriesystems nach außen zu einem Batteriestecker, der mit der elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeuges verbunden ist. Bevorzugt ist es, wenn die Hochvolt-Durchführung beim Zusammenbau der Traktionsbatterie mit einem zusätzlichen Abdeckelement, etwa einer Schutzkappe, verschlossen ist, um eine Hochvolt-Berührsicherheit herzustellen.In a preferred embodiment, the carrier element for the pole connector may be at least one closed-area carrier plate. The carrier plate can have at least one high-voltage leadthrough to the outside, namely from the electrical connection of the internal battery system to the outside to a battery connector, which is connected to the electric drive machine of the vehicle. It is preferred if the high-voltage bushing during assembly of the traction battery with an additional cover, such as a protective cap, is closed in order to produce a high-voltage contact safety.

In einem Batteriesystem werden neben den Batteriezellen weitere Elektronikkomponenten, wie zum Beispiel ein Zellcontroller, Schütze, Steuer- und Diagnoseleitungen eingesetzt. Diese können als Signalleitungen Überwachungssensoren, etwa Temperatursensoren, in der Traktionsbatterie mit einer zentralen Steuereinheit verbinden. Im Stand der Technik sind diese Signalleitungen zu einem Kabelstrang bzw. einem Leitungsbündel zusammengefasst und im Batteriegehäuse verlegt. In einer montagetechnisch vereinfachten Ausführung können nicht nur die Polverbinder im Trägerelement integriert sein, sondern auch die oben genannten Elektronik-Komponenten, die beispielhaft im Trägerelement eingeclipst, abgelegt, aufgesetzt, vergossen oder umspritzt sein können. Dies ermöglicht eine weiter vereinfachte Montage des Trägerelementes auf dem aus der Vielzahl von Batteriezellen bestehenden Batteriesystem.In a battery system, other electronic components, such as a cell controller, contactors, control and diagnostic cables are used in addition to the battery cells. These can connect as signal lines monitoring sensors, such as temperature sensors, in the traction battery with a central control unit. In the prior art, these signal lines are combined to form a cable harness or a cable bundle and laid in the battery housing. In a montetechnisch simplified embodiment, not only the pole connector can be integrated in the carrier element, but also the above-mentioned electronic components, the example in the carrier element can be clipped, filed, put on, potted or overmoulded. This allows a further simplified mounting of the carrier element on the existing of the plurality of battery cells battery system.

Insbesondere können die mit Niedervolt arbeitenden Signalleitungen umspritzt werden, so dass eine separate Isolierung dieser Leitungen gewichtsgünstig entfallen kann. Ebenso können derartige Signalleitungen als Folie aufgebracht oder unmittelbar auf das Trägerelement gedruckt werden. Dabei kann insbesondere die Verlegung dieser Leitungen derart erfolgen, dass durch eine vorteilhafte Ausrichtung relativ zu den Hochvolt-Leitungen eine Minimierung der elektromagnetischen Beeinflussung erreicht ist.In particular, the working with low-voltage signal lines can be encapsulated, so that a separate isolation of these lines can be eliminated weight low. Likewise, such signal lines can be applied as a foil or printed directly on the carrier element. In particular, the laying of these lines can take place in such a way that a minimization of the electromagnetic influence is achieved by an advantageous orientation relative to the high-voltage lines.

Die im Trägerelement integrierten Polverbinder können insbesondere durch Schweißen mit den Batterie-Polen verbunden werden, wodurch sich eine vergleichsweise höhere Fertigungs- und Montagetoleranz ergibt, und zwar im Gegensatz zu Schraub-Polen. Der Schweißvorgang zwischen den jeweiligen Polverbindern und den Polen der Batteriezellen kann bevorzugt mittels Ultraschall erfolgen. Dadurch bleiben die Polverbinder nach außen komplett vom Kunststoffmaterial des Trägerelementes bedeckt und sind diese in Richtung der Batteriepole dennoch stoffschlüssig verbindbar. Alternativ dazu ist jedoch auch eine Aussparung oberhalb eines jeden Batteriepols möglich, in der eine Verbindung zwischen dem Polverbinder und dem Batteriepol hergestellt wird, zum Beispiel mittels Reibschweißen, Laserschweißen, Schrauben oder Federbelastung.The integrated in the carrier element pole connector can be connected in particular by welding with the battery poles, resulting in a comparatively higher manufacturing and assembly tolerance, in contrast to screw poles. The welding process between the respective pole connectors and the poles of the battery cells can preferably be effected by means of ultrasound. As a result, the pole connector to the outside completely covered by the plastic material of the support element and these are still cohesively connected in the direction of the battery terminals. Alternatively, however, a recess above each battery post is also possible, in which a connection between the pole connector and the battery post is made, for example by friction welding, laser welding, screwing or spring loading.

Bei der Herstellung der Traktionsbatterie werden das Trägerelement sowie zumindest die Polverbinder separat vom eigentlichen Batteriegehäuse zu einer Vormontageeinheit vormontiert, bei der die Batteriezellen in gleicher Ausrichtung im noch offenen Batteriegehäuse angeordnet werden. Anschließend wird die Vormontageeinheit in das noch offene Batteriegehäuse eingesetzt, und zwar unter elektrischer Verbindung der Batteriezellen mittels der im Trägerelement integrierten Polverbinder.In the manufacture of the traction battery, the support element and at least the pole connector are pre-assembled separately from the actual battery housing to a pre-assembly in which the battery cells are arranged in the same orientation in the open battery housing. Subsequently, the pre-assembly is inserted into the still open battery case, namely with electrical connection of the battery cells by means of integrated in the carrier element pole connector.

Die Reihenfolge der elektrischen Verschaltung der Batteriezellen ist dabei für die Entstehung einer Hochvolt-Gefährdung verantwortlich. Durch die erfindungsgemäße Montage- bzw. Kontaktierungsreihenfolge der Polverbinder kann eine solche Hochvolt-Gefährdung ausgeschlossen werden, bei der zunächst in Reihe geschaltete Batteriezellen-Cluster gebildet werden, die mit ihrer Spannungslage unterhalb der gesetzlichen Sicherheitsgrenze bleiben. Diese Batteriezellen-Cluster können dann erst zu einem späteren Montagezeitpunkt über zusätzliche Cluster-Verbinder miteinander verschaltet werden, so dass erst ab einem sehr späten Montagezeitpunkt eine Hochvolt-Gefährdung vorliegt.The sequence of electrical wiring of the battery cells is responsible for the emergence of a high-voltage hazard. The inventive assembly or contacting order of the pole connector such a high-voltage hazard can be excluded, are formed in the first connected in series battery cell clusters that remain with their voltage level below the legal safety limit. These battery cell clusters can then be connected to one another at a later assembly time via additional cluster connector, so that there is a high-voltage hazard only from a very late installation time.

Die Polverbinder können ihrerseits zum Beispiel an das Trägerelement geclipst, geschweißt, geschraubt oder geklebt sein.The pole connectors may in turn be clipped, welded, screwed or glued to the carrier element, for example.

Zusätzlich kann im erfindungsgemäßen Trägerelement zumindest eine Entgasungsleitung vorgesehen sein, die eine für die Batteriezellen erforderliche Entgasungsmöglichkeit bereitstellt. Hierzu können innerhalb des Trägerelementes bzw. bei einem mehrlagigen Aufbau zwischen zwei Halbschalen des Trägerelementes gezielte Öffnungen bzw. Kanäle sowie eingelegte Schläuche zur Gasleitung vorgehalten werden.In addition, at least one degassing line can be provided in the carrier element according to the invention, which provides a required for the battery cells Entgasungsmöglichkeit. For this purpose, specific openings or channels as well as inserted hoses for the gas line can be kept within the carrier element or in a multilayer structure between two half-shells of the carrier element.

Erfindungsgemäß ist die Trägerplatte ein Mehrlagenaufbau, und zwar mit einer, den Batteriezellen zugewandten inneren Teilplatte, in der die Polverbinder als Hochvolt-Komponenten integriert sind. Zudem ist eine mittlere Isolierplatte vorgesehen, mit der die innere Teilplatte nach außen gegenüber einer äußeren Teilplatte elektrisch isoliert ist. In der äußeren Teilplatte sind keine Hochvolt-Komponenten, sondern lediglich weitere Batteriekomponenten integriert, die Niedervolt-Komponenten sind. Auf diese Weise ist eine sicherheitstechnisch bevorzugte Gruppierung der Hochvolt-Komponenten in der inneren Teilplatte und der Niedervolt-Komponenten in der äußern Teilplatte erreicht.According to the invention, the carrier plate is a multi-layer structure, specifically with an inner partial plate facing the battery cells, in which the pole connectors are integrated as high-voltage components. In addition, a middle insulating plate is provided with which the inner sub-plate is electrically insulated from the outside relative to an outer sub-plate. In the outer sub-plate no high-voltage components, but only other battery components are integrated, which are low-voltage components. In this way, a safety-preferred grouping of the high-voltage components in the inner sub-plate and the low-voltage components in the outer sub-plate is achieved.

Der oben genannten Mehrlagenaufbau kann ein loser Plattenverbund sein, bei dem die inneren/äußeren Teilplatten sowie die mittlere Isolierplatte lose übereinandergelegt sind. Alternativ dazu kann der Mehrlagenaufbau eine Sandwichstruktur aufweisen, bei der die übereinandergelegten Platten insgesamt stoffschlüssig miteinander in Verbindung sind.The above-mentioned multi-layer structure may be a loose plate composite in which the inner / outer partial plates and the middle insulating plate are loosely superimposed. Alternatively, the multi-layer structure may have a sandwich structure in which the superimposed plates are connected to each other in a materially cohesive manner.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Trägerelement insbesondere auch an das umgebende Batteriegehäuse und/oder an etwaige, die Batteriezellen umfassende Verspannelemente angebunden sein und eine versteifende Funktion, zum Beispiel als ein Schubfeld oder zur Krafteinleitung, wahrnehmen. Dies kann gegebenenfalls über Form-, Stoff- oder Reibschluss erfolgen (zum Beispiel durch Schrauben). Zusätzlich kann das Trägerelement für diesen Anwendungsfall mit eingebetteten Fasern (zum Beispiel CFK, GFK), mit metallischen Verstärkungen bzw. einer Waben-, Rippen- oder Sandwichstruktur versehen sein. Ebenso können auch die im Trägerelement eingebetteten Polverbinder zur Versteifung oder Krafteinleitung genutzt werden.In a further embodiment, the carrier element may in particular also be connected to the surrounding battery housing and / or to any clamping elements comprising the battery cells and to perform a stiffening function, for example as a pushing field or for the introduction of force. This can optionally be done via form, material or friction (for example by screws). In addition, for this application the support element can be provided with embedded fibers (for example CFRP, GFRP), with metal reinforcements or with a honeycomb, rib or sandwich structure. Likewise, the embedded in the support element pole connector for stiffening or force can be used.

Das Trägerelement kann außerdem an geeigneten Stellen mit den Batteriezellen in Anlage sein und diese in Polrichtung gegen den Boden des Batteriegehäuses fixieren. Auf diese Weise wird zunächst eine Stabilität der Anordnung gegenüber Fahr-Vibrationen gewährleistet. Alternativ kann zwischen den Batteriezellen und dem Gehäuseboden eine Kühlstruktur eingebracht sein oder ein Kühlfunktionalität in den Gehäuseboden integriert sein. Durch die Positionierung der Batteriezellen kann dann eine Temperierung über den Zellboden realisiert werden, die beispielsweise als eine Flüssig- oder Luftkühlung ausgeführt sein kann.The support member may also be at appropriate locations with the battery cells in Appendix and fix them in the polar direction against the bottom of the battery case. In this way, initially a stability of the arrangement is ensured against driving vibrations. Alternatively, between the battery cells and the housing bottom a Cooling structure be introduced or a cooling functionality be integrated into the housing bottom. By positioning the battery cells, a temperature control over the cell bottom can then be realized, which can be designed, for example, as a liquid or air cooling.

Das erfindungsgemäße Trägerelement kann zusätzlich zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit eine nach außen gewandte abschirmende Deckschicht (zum Beispiel eine Folie) aufweisen, die eine hohe Fähigkeit zur elektromagnetischen Abschirmung aufweist. Zudem kann das Trägerelement sowohl selbst den Deckel des Batteriegehäuses bilden als auch von einem separaten Deckel oder einer Folie abgedeckt sein.In addition to ensuring electromagnetic compatibility, the carrier element according to the invention may have an outwardly facing shielding cover layer (for example a foil) which has a high capability of electromagnetic shielding. In addition, the carrier element can form both the lid of the battery case itself and be covered by a separate lid or a film.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhafte Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or in any combination with one another, except, for example, in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile sind nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in einer Explosionsdarstellung eine Traktionsbatterie mit weggelassenem Deckel; und 1 in an exploded view of a traction battery with omitted cover; and

2 in einer weiteren Explosionsdarstellung die Traktionsbatterie unmittelbar vor dem Zusammenbauzustand. 2 in a further exploded view, the traction battery immediately before the assembly state.

In der 1 ist in einer Explosionsdarstellung eine Traktionsbatterie gezeigt, bei der das Batteriegehäuse 1 aus rahmenförmig umlaufende Seitenwände 3 und einem Gehäuseboden 5 gebildet ist. Im Innenraum des Batteriegehäuses 1 sind eine Vielzahl von Batteriezellen 7 in einer ersten Reihe sowie einer zweiten Reihe fluchtend hintereinander angeordnet, und zwar so, dass sämtliche Batteriezellen-Pole 9 zu der in der 1 offenen Oberseite des Batteriegehäuses 1 zeigen.In the 1 is shown in an exploded view of a traction battery, wherein the battery case 1 from frame-shaped circumferential side walls 3 and a caseback 5 is formed. In the interior of the battery case 1 are a variety of battery cells 7 arranged in a first row and a second row aligned behind one another, in such a way that all battery cell poles 9 to the one in the 1 open top of the battery case 1 demonstrate.

Die Traktionsbatterie weist darüber hinaus gestrichelt dargestellte Polverbinder 11 auf, die im Zusammenbauzustand sämtliche Batteriezellen-Pole 9 miteinander elektrisch verschalten. Zudem sind innerhalb der Traktionsbatterie Überwachungs- oder Betriebselemente A, etwa Temperatursensoren, vorgesehen. Diese dienen unter Anderem zur elektrischen Überwachung des Betriebszustandes der Traktionsbatterie und sind Bestandteil der Leistungselektronik der Traktionsbatterie. Die Überwachungs- oder Betriebselemente A sind über Signalleitungen 15 mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung, um die erfassten Signale auszuwerten.The traction battery also has pole connectors shown in dashed lines 11 on, in the assembled state all battery cell poles 9 interconnect electrically. In addition, monitoring or operating elements A, such as temperature sensors, are provided within the traction battery. These serve inter alia for electrical monitoring of the operating state of the traction battery and are part of the power electronics of the traction battery. The monitoring or operating elements A are via signal lines 15 with an electronic control device, not shown in combination to evaluate the detected signals.

Wie aus der 1 hervorgeht, sind die Polverbinder 11, die Überwachungs- oder Betriebselemente A sowie die Signalleitungen 15 nicht lose im Innenraum der Traktionsbatterie verlegt. Vielmehr sind die Polverbinder 11 und die Signalleitungen 15 unmittelbar in einer inneren Trägerplatte 17 integriert, etwa durch Umspritzen, während die elektrischen Steuereinheiten 13 sowie elektrische Schalteinheiten B in einer äußeren Trägerplatte 21 integriert sind. Die beiden inneren und äußeren Trägerplatten 17, 21 sind Bestandteil eines insgesamt dreilagigen Plattenverbunds 19, bei dem die äußere Trägerplatte 21 über eine mittlere Isolierplatte 23 auf die innere Trägerplatte 17 aufgelegt ist. Die innere Trägerplatte 17 ist hier beispielhaft ein Kunststoff-Spritzgussformteil, in das die Polverbinder 11 sowie die Signalleitungen 15 eingebettet sind.Like from the 1 shows, are the pole connector 11 , the monitoring or operating elements A and the signal lines 15 not loose laid in the interior of the traction battery. Rather, the pole connectors 11 and the signal lines 15 directly in an inner carrier plate 17 integrated, such as by overmolding, while the electrical control units 13 and electrical switching units B in an outer support plate 21 are integrated. The two inner and outer carrier plates 17 . 21 are part of a three-layer composite panel 19 in which the outer support plate 21 over a middle insulating plate 23 on the inner support plate 17 is up. The inner support plate 17 Here is an example of a plastic injection molding, in which the pole connector 11 as well as the signal lines 15 are embedded.

Erfindungsgemäß sind sämtliche Polverbinder 11 an der, den Batteriezellen 7 zugewandten Unterseite der inneren Trägerplatte 17 angeordnet. Die Polverbinder 11 sind daher nach außen geschlossenflächig von dem Kunststoffmaterial der inneren Trägerplatte 17 überdeckt. Im Zusammenbauzustand sind die Batteriezellen 7 mittels der Polverbinder 11 zu einem Batteriesystem elektrisch miteinander verschaltet, das die elektrische Antriebsmaschine mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrischen Anschlüsse 25 dieses Batteriesystems sind im Zusammenbauzustand über elektrische Schalteinheiten (zum Beispiel Schütze) B zudem mit einem nicht gezeigten Batteriestecker elektrisch gekoppelt. Hierzu sind die Anschlüsse 25 durch entsprechende Durchführungsöffnungen 27 im Plattenverbund 19 nach außen geführt. Die in der 1 linden drei Platten 17, 21, 23 ausgebildeten Durchführungsöffnungen 27 sind fluchtend zueinander angeordnet.According to the invention are all pole connector 11 at the, the battery cells 7 facing bottom of the inner support plate 17 arranged. The pole connectors 11 are therefore closed to the outside of the plastic material of the inner support plate 17 covered. In the assembled state are the battery cells 7 by means of the pole connector 11 electrically interconnected to a battery system that supplies the electric drive machine with electrical energy. The electrical connections 25 This battery system are in the assembled state via electrical switching units (for example, contactors) B also electrically coupled to a battery connector, not shown. These are the connections 25 through corresponding openings 27 in the plate composite 19 led to the outside. The in the 1 linden three plates 17 . 21 . 23 trained execution openings 27 are arranged in alignment with each other.

In der äußeren Trägerplatte 21 sind außerdem an den beiden vorderen Eckbereichen Versteifungselemente 31 integriert, die im Belastungsfall zum Beispiel als ein Schubfeld wirken oder zur Krafteinleitung dienen.In the outer carrier plate 21 are also at the two front corners stiffening elements 31 integrated, which act in load case, for example, as a thrust field or serve for the introduction of force.

Beim Zusammenbau der in der 1 gezeigten Traktionsbatterie werden die Platten 17, 21, 23 unabhängig vom Batteriegehäuse 1 zu einer Vormontageeinheit zusammengefügt. Diese Vormontageeinheit wird dann von einem Monteur in das noch offene Batteriegehäuse 1 eingesetzt. Aufgrund der Gruppierung der als Hochvolt-Komponenten wirkenden Polverbinder 11 an der Unterseite der inneren Trägerplatte 17 ist bereits automatisch nach der erfolgten Ablage der inneren Trägerplatte 17 auf dem offenen Batteriegehäuse 1 eine Hochvolt-Berührsicherheit für den Monteur bereitgestellt. Anschließend kann die weitere Isolierplatte 23 sowie die mit Niedervolt-Komponenten konfektionierte äußere Trägerplatte 17 in das offene Batteriegehäuse 1 eingelegt werden.When assembling in the 1 shown traction battery are the plates 17 . 21 . 23 independent of the battery case 1 assembled to a pre-assembly unit. This pre-assembly is then by a mechanic in the still open battery case 1 used. Due to the grouping of acting as high-voltage components pole connector 11 at the bottom of the inner support plate 17 is already automatically after the storage of the inner support plate 17 on the open battery case 1 provided a high-voltage contact safety for the fitter. Subsequently, the further insulating plate 23 as well as the outer carrier plate assembled with low-voltage components 17 in the open battery case 1 be inserted.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann das noch offene Batteriegehäuse 1 gemäß der 2 durch Aufsetzen eines Deckels 31 geschlossen.In a further process step then the still open battery case 1 according to the 2 by placing a lid 31 closed.

Claims (9)

Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (1), in dem eine Vielzahl von Batteriezellen (7) gelagert sind, die über Polverbinder (11), die an einem gemeinsamen Trägerelement (19) befestigt sind, elektrisch miteinander zu einem Batteriesystem verschaltet sind, wobei die Polverbinder (11) auf der, den Batteriezellen (7) zugewandten Innenseite des Trägerelements (19) angeordnet sind und die Polverbinder (11) nach außen vollständig vom Kunststoffmaterial des Trägerelements (19) überdeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (19) ein Mehrlagenaufbau ist, und zwar mit einer den Batteriezellen (7) zugewandten inneren Teilplatte (17), in der die Polverbinder (11) als Hochvoltkomponenten integriert sind, und einer mittleren Isolierplatte (23) zur elektrischen Isolierung der inneren Teilplatte (17) nach außen, und einer äußeren, ebenfalls isolierenden Teilplatte (21), in der die weiteren elektrischen Batteriekomponenten (13), das heißt Niedervoltkomponenten, integriert sind.Traction battery for an at least partially electrically powered vehicle, with a battery housing ( 1 ) in which a plurality of battery cells ( 7 ), which are connected via pole connectors ( 11 ) connected to a common carrier element ( 19 ) are electrically interconnected to a battery system, wherein the pole connector ( 11 ) on the, the battery cells ( 7 ) facing inside of the support element ( 19 ) are arranged and the pole connector ( 11 ) to the outside completely of the plastic material of the carrier element ( 19 ) are covered, characterized in that the carrier element ( 19 ) is a multi-layer structure, with a battery cells ( 7 ) facing inner part plate ( 17 ), in which the pole connectors ( 11 ) are integrated as high-voltage components, and a middle insulating plate ( 23 ) for the electrical insulation of the inner part plate ( 17 ) to the outside, and an outer, also insulating sub-plate ( 21 ), in which the other electrical battery components ( 13 ), ie low-voltage components, are integrated. Traktionsbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (19) zumindest eine geschlossenflächige Trägerplatte ist, und/oder das Trägerelement (19) zumindest eine Durchführung (27) aufweist, durch die ein elektrischer Anschluss (25) des Batteriesystems nach außen geführt ist.Traction battery according to claim 1, characterized in that the carrier element ( 19 ) is at least one closed-area support plate, and / or the carrier element ( 19 ) at least one implementation ( 27 ), through which an electrical connection ( 25 ) of the battery system is led to the outside. Traktionsbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie neben den Batteriezellen (7) weitere Elektronikkomponenten (13), etwa Zellcontroller, Schütze, Steuer- und Diagnoseleitungen, aufweist, und dass die Elektronikkomponenten (13) zumindest teilweise im Trägerelement (19) integriert sind, und dass die Polverbinder (11) und die Elektronikkomponenten (13) in das Trägerelement (19) eingelegt, aufgesetzt, vergossen oder umspritzt sind.Traction battery according to claim 1 or 2, characterized in that the traction battery next to the battery cells ( 7 ) other electronic components ( 13 ), such as cell controllers, contactors, control and diagnostic lines, and that the electronic components ( 13 ) at least partially in the carrier element ( 19 ) and that the pole connectors ( 11 ) and the electronic components ( 13 ) in the carrier element ( 19 ) are inserted, put on, potted or overmoulded. Traktionsbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den Elektronikkomponenten (13) führenden Niedervolt-Leitungen durch Umspritzen im Material des Trägerelements (19) integriert sind.Traction battery according to claim 3, characterized in that to the electronic components ( 13 ) leading low-voltage lines by encapsulation in the material of the support element ( 19 ) are integrated. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherstellung der Hochvoltsicherheit dem Trägerelement (19) auf seiner Außenseite zumindest ein Abdeckelement, etwa eine Schutzkappe, eine Platte oder eine Folie, zugeordnet ist, mit dem eine offene Durchführung des Trägerelements (19) abdeckbar ist.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that to ensure the high-voltage safety of the carrier element ( 19 ) is associated on its outside at least one cover element, such as a protective cap, a plate or a film, with which an open passage of the support element ( 19 ) is coverable. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trägerelement (19) zumindest eine Entlüftungsleitung integriert ist zur Entgasung der Batteriezellen (7), etwa Öffnungen, Kanäle, Leitungen.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the carrier element ( 19 ) at least one vent line is integrated for degassing the battery cells ( 7 ), such as openings, channels, lines. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trägerelement (19) zusätzlich zumindest ein Versteifungselement (31) integriert ist, etwa eine eingebettete Faserstruktur und/oder eine Waben-, Rippen- oder Sandwichstruktur.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the carrier element ( 19 ) additionally at least one stiffening element ( 31 ), such as an embedded fiber structure and / or a honeycomb, rib or sandwich structure. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mehrlagenaufbau die Teilplatten (17, 23) und die mittlere Isolierplatte (23) lose übereinander gelegt sind, oder dass die Teilplatten (17, 23) und die Isolierplatte (23) einteilig mit stoffschlüssiger Verbindung ausgebildet sind.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the multi-layer structure the partial plates ( 17 . 23 ) and the middle insulating plate ( 23 ) are placed loosely on top of each other, or that the partial plates ( 17 . 23 ) and the insulating plate ( 23 ) are formed integrally with cohesive connection. Verfahren zur Herstellung einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Polverbinder (11) zur elektrischen Verschaltung der Batteriezellen (7) mit einem gemeinsamen Trägerelement (19) zu einer Vormontageeinheit vormontiert werden, und anschließend die Vormontageeinheit unter elektrischer Verschaltung der Polverbinder (11) mit den Batteriezellen-Polen (9) in das Batteriegehäuse (1) montiert wird.Method for producing a traction battery for a vehicle according to one of the preceding claims, in which the pole connectors ( 11 ) for the electrical connection of the battery cells ( 7 ) with a common carrier element ( 19 ) are pre-assembled to a pre-assembly, and then the pre-assembly under electrical interconnection of the pole connector ( 11 ) with the battery cell poles ( 9 ) in the battery case ( 1 ) is mounted.
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