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Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen, wobei eine Batteriezelle des Batteriemoduls jeweils ein metallisches Zellgehäuse und eine von dem Zellgehäuse umschlossene Elektrodenanordnung mit wenigstens einer ersten Elektrode und wenigstens einer zweiten Elektrode umfasst, wobei die wenigstens eine erste Elektrode elektrisch leitfähig mit einem ersten Zellterminal der Batteriezelle verbunden ist und die wenigstens eine zweite Elektrode elektrisch leitfähig mit dem Zellgehäuse der Batteriezelle verbunden ist.
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Stand der Technik
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Batteriemodule, wie insbesondere als Energiespeicher zur Bereitstellung der für den Betrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen erforderlichen Energie ausgebildete Batteriemodule, umfassen üblicherweise mehrere Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils wenigstens eine negative Elektrode und wenigstens eine positive Elektrode aufweisen. Die Batteriezellen sind dabei in der Regel sekundäre Batteriezellen, das heißt nachladbare Akkumulatorzellen. Die Elektrodenanordnung kann dabei je nach Ausführung der Batteriezelle variieren. Insbesondere sind sogenannte Zellstapel (engl. „Stacks“) oder Zellwickel (engl. „Jelly Roll“) als Elektrodenanordnung bekannt. Aufgrund der vergleichsweise hohen Energiedichte werden insbesondere Lithium-Ionen-Zellen als Batteriezellen eingesetzt. Üblicherweise sind die Batteriezellen von einem Zellgehäuse umgeben. Eine solche Batteriezelle ist beispielsweise aus der Druckschrift
US 2006/0246346 A bekannt. Insbesondere in Elektrofahrzeugen eingesetzte Batteriemodule weisen dabei Batteriezellen mit einem metallischen Zellgehäuse auf, welche die Elektrodenanordnung vor Feuchtigkeit und vor mechanischer Belastung schützen.
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Da die Batteriezellen eines Batteriemoduls üblicherweise jeweils eine bestimmte Spannung bereitstellen, beispielsweise 4 V (V: Volt), werden die Batteriezellen zu einem Batteriemodul elektrisch verschaltet, welches entsprechend höhere Spannungen bereitstellt und somit leistungsfähiger ist. Insbesondere werden die Batteriezellen eines Batteriemoduls hierzu elektrisch in Reihe und/oder elektrisch parallel verschaltet. Eine Verschaltung einer Mehrzahl von Batteriezellen zu einem Batteriemodul ist dabei beispielsweise aus der Druckschrift
US 2012/0231309 A bekannt.
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Zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Batteriezellen ist es insbesondere bekannt, dass die Batteriezellen zwei Zellterminals aufweisen, wobei das eine Zellterminal mit der negativen Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist und das andere Zellterminal mit der positiven Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist. Mittels sogenannter Zellverbinder, welche als Kontaktierungselement dienen und häufig aus Kupfer oder Aluminium sind, werden die Batteriezellen über die Zellterminals miteinander zu einem Batteriemodul elektrisch verschaltet.
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Dabei sind unterschiedliche Arten bekannt, die Batteriezellen miteinander zu einem Batteriemodul zu verschalten. Insbesondere können die Zellverbinder und die Zellterminals derart ausgestaltet sein, dass diese miteinander verschraubt oder die Zellverbinder auf die Zellterminals aufgeschraubt werden können. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Verbindungen wieder lösbar sind, sodass beispielsweise der Austausch einzelner Batteriezellen einfach möglich ist. Solche Schraubverbindungen weisen allerdings auch diverse Nachteile auf. So können durch ein Aufbringen zu hoher Drehmomente die Gewinde beschädigt werden. Ferner ist für ein Verschrauben ein hoher Zeitaufwand erforderlich. Zudem bedingt eine Schraubverbindung in der Regel einen hohen elektrischen Übergangswiderstand, der sich im Laufe der Zeit noch weiter erhöhen kann, beispielsweise aufgrund von Vibrationen und Stößen, die insbesondere beim Einsatz solcher Batteriezellen in einem Fahrzeug auftreten.
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Alternativ zum Verschrauben kann eine elektrisch leitfähige Verbindung von Batteriezellen durch ein Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals der Batteriezellen hergestellt werden. Eine Schweißverbindung weist vorteilhafterweise einen niedrigen elektrischen Übergangswiderstand auf und ermöglicht eine dauerhaft stabile Verbindung von Zellverbinder und Zellterminal. Bei einem Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals ist es allerdings nicht möglich die mittels der Schweißverbindung elektrisch verschalteten Batteriezellen zerstörungsfrei wieder voneinander zu lösen. Zudem kann durch die Wärmeentwicklung beim Schweißvorgang die Batteriezelle geschädigt werden. Darüber hinaus besteht der weitere Nachteil, dass eine Qualitätskontrolle der Schweißnaht nur schwer oder gar nicht möglich ist. Zudem sind die für das Schweißen bevorzugten Laserschweißanlagen teuer.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung der Zellterminals der Batteriezellen. Insbesondere soll dabei ein Batteriemodul kostengünstiger herstellbar sein, insbesondere durch Materialeinsparung und/oder eine Vereinfachung der Montage.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen, wobei eine Batteriezelle des Batteriemoduls jeweils ein metallisches Zellgehäuse und eine von dem Zellgehäuse umschlossene Elektrodenanordnung mit wenigstens einer ersten Elektrode und wenigstens einer zweiten Elektrode umfasst, wobei die wenigstens eine erste Elektrode elektrisch leitfähig mit einem ersten Zellterminal der Batteriezelle verbunden ist und die wenigstens eine zweite Elektrode elektrisch leitfähig mit dem Zellgehäuse der Batteriezelle verbunden ist, vorgeschlagen, wobei wenigstens zwei Batteriezellen des Batteriesystems elektrisch parallel verschaltet sind, indem die Zellgehäuse dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind und die ersten Zellterminals dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind. Somit sind die ersten Elektroden der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen über die ersten Zellterminals dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig miteinander verbunden und die zweiten Elektroden der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen über die Zellgehäuse dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Dabei ist jeweils das erste Zellterminal einer Batteriezelle des Batteriemoduls gegen das Zellgehäuse der Batteriezelle elektrisch isoliert. Die Zellgehäuse der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen weisen zumindest einen elektrisch leitfähigen Bereich auf. Vorzugsweise sind die Zellgehäuse metallische Zellgehäuse, vorteilhafterweise aus rostfreiem Stahl oder Aluminium.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Zellgehäuse der Batteriezellen des Batteriemoduls prismatisch ausgebildet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Batteriezellen sekundäre Batteriezellen, das heißt nachladbare Akkumulatorenzellen sind. Vorteilhafterweise sind die Batteriezellen des Batteriemoduls Lithium-Ionen-Zellen.
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Dadurch, dass die zweiten Elektroden der parallel verschalteten Batteriezellen des Batteriemoduls erfindungsgemäß über deren Zellgehäuse elektrisch leitfähig kontaktiert werden, ist vorteilhafterweise bei den wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen die Ausbildung eines zweiten Zellterminals entbehrlich, welches elektrisch leitfähig mit der wenigstens einen zweiten Elektrode elektrisch leitfähig verbunden ist. Somit entfällt vorteilhafterweise das elektrisch leitfähige Verbinden solcher zweiten Zellterminals mithilfe von Zellverbindern, wodurch der Kontaktierungsaufwand vorteilhafterweise reduziert ist. Darüber hinaus ist vorteilhafterweise die Gefahr einer Fehlkontaktierung von parallel geschalteten Batteriezellen reduziert, da die ersten Elektroden von parallel geschalteten Batteriezellen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls jeweils über die Zellterminals miteinander verbunden sind und die zweiten Elektroden der Batteriezellen von parallel geschalteten Batteriezellen jeweils über das Zellgehäuse elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Ein versehentliches Kontaktieren einer ersten Elektrode mit einer zweiten Elektrode ist somit vorteilhafterweise verhindert.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene elektrisch leitfähige Verbindung der Batteriezellen über das Zellgehäuse ist im Vergleich zu einer Verbindung über an Zellterminals angeordneten Zellverbinder die Kontaktfläche vergrößert. Dies führt aufgrund des verringerten Kontaktwiderstandes vorteilhafterweise zu einer geringeren ohmschen Erwärmung.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Batteriemoduls ist, dass bezüglich der zweiten Elektroden kein Höhenausgleich von Zellterminals oder Zellverbindern erforderlich ist. So werden die Batteriezellen eines Batteriemoduls üblicherweise auf einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen, insbesondere auf einer Kühlplatte, angeordnet. Dabei besteht das Problem, dass die Batteriezellen für eine gute thermische Anbindung an die Kühlvorrichtung an der Kühlvorrichtung ausgerichtet werden und somit die Zellterminals dieser Batteriezellen nicht in einer Ebene angeordnet sind. Bei bekannten Batteriemodulen muss dabei die hieraus resultierende Höhendifferenz zwischen den Zellterminals durch die Zellverbinder ausgeglichen werden, was bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul zumindest bezüglich der zweiten Elektroden vorteilhafterweise nicht erforderlich ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Batteriemodul als Energiespeicher zur Bereitstellung der für den elektrischen Antrieb eines Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugs benötigen Energie ausgebildet ist. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass jeweils die wenigstens eine erste Elektrode einer Batteriezelle die Anode dieser Batteriezelle ist und die wenigstens eine zweite Elektrode der Batteriezelle die Kathode der Batteriezelle ist (bei Nutzung des Batteriemoduls als Energiequelle). Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass die Elektrodenanordnung als Zellwickel (sogenannte „Jelly Roll“) ausgebildet ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen nebeneinander angeordnet sind, derart, dass die Zellgehäuse dieser Batteriezellen jeweils mit wenigstens einer Kontaktfläche des Zellgehäuses einander elektrisch leitfähig kontaktieren. Die Zellgehäuse sind hierbei bevorzugt prismatisch ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung ist vorteilhafterweise eine besonders einfache Art der elektrischen Kontaktierung gegeben. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Zellgehäuse von bekannten prismatischen Hardcase-Zellen üblicherweise aus Metall ist, da das Gehäuse einerseits die Batteriezellen vor mechanischer Verformung schützen soll und das Gehäuse andererseits zuverlässig verhindern soll, dass Feuchtigkeit in das Innere der Batteriezellen gelangt, insbesondere bei Lithium-Ionen-Zellen, da der Elektrolyt dieser Zellen höchst reaktiv auf Feuchtigkeit reagiert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist vorgesehen, dass zwischen den kontaktierten Kontaktflächen der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen ein Mittel zur Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen den elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen eingebracht ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise die elektrische Leitfähigkeit verbessert und somit einer Erwärmung der Batteriezellen durch ohmsche Verluste vorteilhafterweise verbessert entgegengewirkt. Als Mittel zur Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstandes ist insbesondere eine elektrisch leitfähige Leitpaste und/oder ein Leitlack, welcher sich vorteilhafterweise durch einen hohen Anteil leitfähiger Füllmaterialien, wie beispielsweise Silberpartikel, auszeichnet. Als hoher Anteil leitfähiger Füllmaterialien wird dabei insbesondere ein Anteil von mehr als 70 % angesehen. Zusätzlich und/oder alternativ zu der Leitpaste beziehungsweise dem Leitlack ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass ein Kontaktierungselement zwischen den Kontaktierungsflächen der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Kontaktierungselement ein flaches Federelement, welches aufgrund der elastischen Rückstellkraft gegen die Kontaktflächen gedrückt wird und hierdurch den elektrischen Übergangswiderstand zwischen den Kontaktierungsflächen vorteilhafterweise weiter verringert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist vorgesehen, dass die einander nicht kontaktierenden Flächen der Zellgehäuse der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen gegen weitere Batteriezellen des Batteriemoduls elektrisch isoliert sind. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine elektrisch leitfähige Kontaktierung zwischen elektrisch nicht zu verschaltenden Batteriezellen des Batteriemoduls, insbesondere in Folge von Stößen und/oder Vibrationen, verhindert. Vorzugsweise ist auf die einander nicht kontaktierenden Flächen der Zellgehäuse der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen ein Isolationslack aufgebracht. Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass ein Isolierungselement zwischen elektrisch nicht zu verschaltenden Batteriezellen angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sind zumindest die wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mechanisch miteinander verspannt. Durch die mechanische Verspannung sind vorteilhafterweise die Kontaktflächen der Batteriezellen gegeneinander gepresst, wodurch vorteilhafterweise der elektrische Übergangswiderstand zwischen zwei einander elektrisch kontaktierenden Kontaktflächen weiter reduziert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass jeweils parallel verschaltete Batteriezellen elektrisch miteinander verspannt sind. Die zum mechanischen Verspannen der Batteriezellen genutzte Spannvorrichtung ist dabei vorteilhafterweise als elektrischer Isolator ausgebildet, sodass eine ungewollte Kontaktierung von Zellgehäusen von elektrisch nicht parallel zu verschaltenden Batteriezellen vorteilhafterweise verhindert ist.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sieht vor, dass das Batteriemodul weitere wenigstens zwei elektrisch parallel verschaltete Batteriezellen umfasst, wobei die wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mit den weiteren wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen elektrisch in Reihe verschaltet sind. Die weiteren wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen sind dabei vorteilhafterweise ebenfalls dadurch elektrisch parallel verschaltet, dass die Zellgehäuse dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind und die ersten Zellterminals dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes Batteriemodul eine NsMp-Konfiguration aufweist, bei der eine Anzahl M von Batteriezellen jeweils erfindungsgemäß parallel verschaltet ist und dabei quasi eine Untereinheit („Sub-Unit“) bildet, und eine Anzahl N solcher Untereinheiten elektrisch in Reihe geschaltet ist. Insbesondere ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Batteriemodul mit einer 2s3p-Konfiguration vorgesehen, bei der zwei Untereinheiten elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei eine Untereinheit jeweils drei elektrisch parallel verschaltete Batteriezellen umfasst.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die ersten Zellterminals der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mit zumindest einem Zellgehäuse der weiteren wenigstens zwei parallel verschalteten Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind. Da die zweiten Elektroden der weiteren wenigstens zwei parallel verschalteten Batteriezellen jeweils elektrisch miteinander verbunden sind, reicht es dabei vorteilhafterweise aus, wenn die ersten Zellterminals der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mit nur einem Zellgehäuse einer Batteriezelle der wenigstens zwei parallel verschalteten weiteren Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die ersten Zellterminals der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mittels eines Zellverbinders elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei der Zellverbinder einen Zellterminalkontaktierungsabschnitt, über welchen die ersten Zellterminals kontaktiert sind, und einen Zellgehäusekontaktierungsabschnitt, über welchen zumindest ein Zellgehäuse der weiteren wenigstens zwei parallel verschalteten Batteriezellen kontaktiert ist, aufweist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die ersten Zellterminals jeweils auf den Batteriezellen angeordnet sind, wobei der Zellgehäusekontaktierungsabschnitt rechtwinklig zu dem Zellterminalkontaktierungsabschnitt ausgerichtet ist. Vorteilhafterweise überragt der Zellterminalkontaktierungsabschnitt dabei die Batteriezellen, deren erste Zellterminals dieser kontaktiert, wobei die in Serie mit diesen Batteriezellen zu verschaltenden weiteren Batteriezellen an dem im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Zellterminalkontaktierungsabschnitt ausgerichteten Zellgehäusekontaktierungsabschnitt angeordnet sind, derart dass der Zellgehäusekontaktierungsabschnitt mit einer Seite zumindest ein Zellgehäuse dieser weiteren Batteriezellen elektrisch leitfähig kontaktiert. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die andere Seite des Zellgehäusekontaktierungsabschnitts elektrisch isoliert ist. Vorteilhafterweise wird hierdurch ein ungewolltes elektrisch leitfähiges Verbinden der ersten Elektroden mit den zweiten Elektroden der wenigstens zwei parallel verschalteten Batteriezellen verhindert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sieht vor, dass die wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen jeweils ein zweites Zellterminal aufweisen, welches elektrisch leitfähig mit der wenigstens einen zweiten Elektrode verbunden ist, wobei die ersten Zellterminals der wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen mit wenigstens einem zweiten Zellterminal der weiteren wenigstens zwei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen elektrisch leitfähig verbunden sind. Vorteilhafterweise sind hierbei ebenfalls Zellverbinder einsparbar, da die zweiten Elektroden der elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen jeweils über die Zellgehäuse dieser Batteriezellen elektrisch leitfähig miteinander kontaktiert sind.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer im Stand der Technik bekannten Batteriezelle, welche mit weiteren derartigen Batteriezellen zu einem erfindungsgemäßen Batteriemodul verschaltbar ist;
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2 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul;
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3 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; und
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4 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine im Stand der Technik bekannte Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein metallisches Zellgehäuse 3 und eine von dem Zellgehäuse umschlossene Elektrodenanordnung (in 1 nicht explizit dargestellt) mit wenigstens einer ersten Elektrode und wenigstens einer zweiten Elektrode. Die wenigstens eine erste Elektrode ist dabei elektrisch leitfähig mit einem ersten Zellterminal 4 der Batteriezelle 2 verbunden. Die wenigstens eine zweite Elektrode der Batteriezelle 2 ist elektrisch leitfähig mit dem Zellgehäuse 3 sowie einem zweiten Zellterminal 5 der Batteriezelle 2 verbunden. Das erste Zellterminal 4 ist dabei elektrisch gegen das Zellgehäuse 3 isoliert. Die Elektrodenanordnung kann insbesondere als Zellstapel oder als Zellwickel (sogenannte Jelly Roll) ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Batteriezelle 2 eine Lithium-Ionen-Zelle ist. Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl dieser Batteriezellen 2 zu einem erfindungsgemäßen Batteriemodul elektrisch verschaltbar.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein solches erfindungsgemäßes Batteriemodul 1 dargestellt. Dieses umfasst 3 Batteriezellen 2, wobei die Batteriezellen 2 wie in 1 dargestellt und im Zusammenhang mit 1 erläutert ausgebildet sein können. Die in 2 dargestellten Zellterminals 5 der Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 können bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auch entfallen.
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Die Batteriezellen 2 des in 2 dargestellten Batteriemoduls 1 sind elektrisch parallel verschaltet, indem die Zellgehäuse 3 dieser Batteriezellen 2 elektrisch leitfähig verbunden sind und die ersten Zellterminals 4 dieser Batteriezellen 2 mittels eines Zellverbinders 6 elektrisch leitfähig verbunden sind.
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Der Zellverbinder 6 kann dabei insbesondere auf die Zellterminals 4 aufgeschweißt sein. Es sind dabei insbesondere auch andere Verbindungstechniken vorgesehen; insbesondere kann der Zellverbinder 6 auch mit Zellterminals 4 entsprechender Ausgestaltung verschraubt, aufgesteckt oder mittels eines Durchsetzfügeverfahrens verbunden sein.
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Die Zellgehäuse 3 der Batteriezellen 2 sind elektrisch leitfähig miteinander verbunden, indem die Batteriezellen 2 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, sodass die Zellgehäuse 3 der Batteriezellen 2 einander elektrisch leitfähig kontaktieren. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und damit zur Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen den über die Zellgehäuse 3 der Batteriezellen 2 verschalteten Batteriezellen 2 kann ein Mittel zur Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen den einander kontaktierenden Zellgehäusen 3 der Batteriezellen 2 eingebracht sein, insbesondere eine elektrische Leitpaste (in 2 nicht explizit dargestellt).
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Die Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 sind darüber hinaus mittels einer Spannvorrichtung 7 mechanisch miteinander verspannt. Hierdurch wird der Anpressdruck der Zellgehäuse 3 untereinander vorteilhafterweise erhöht, sodass der elektrische Übergangswiderstand vorteilhafterweise weiter reduziert ist. Darüber hinaus ist die Spannvorrichtung 7 vorteilhafterweise ein elektrischer Isolator, sodass die Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 nach außen elektrisch isoliert sind.
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Das in 3 gezeigte Batteriemodul 1 setzt sich aus zwei Batteriemodulen, wie in 2 gezeigt, zusammen. Das heißt das Batteriemodul 1, welches in 3 dargestellt ist, umfasst drei parallel verschaltete Batteriezellen 2 und weitere drei parallel verschaltete Batteriezellen 2. Dabei sind die drei parallel verschalteten Batteriezellen 2 über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 8, insbesondere einen Zellverbinder, elektrisch in Reihe mit den weiteren drei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen 2 verschaltet. In 3 ist somit eine 2s3p-Konfiguration eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 dargestellt, bei der jeweils drei Batteriezellen 2 elektrisch parallel zu einer Untereinheit verschaltet sind und diese Untereinheiten elektrisch in Reihe geschaltet sind.
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Das Verbindungselement 8 verbindet dabei die ersten Zellterminals 4 der ersten drei elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 (erste Untereinheit) elektrisch mit einem zweiten Zellterminal 5 der weiteren drei elektrisch parallel miteinander verschalteten Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 (zweite Untereinheit). Eine Verbindung zu den weiteren zweiten Zellterminals 5 ist dabei nicht erforderlich, da die zweiten Elektroden der weiteren Batteriezellen 2 über die Zellgehäuse 3 bereits elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist in 4 gezeigt. Hierbei weist das in 4 gezeigte Batteriemodul 1 wiederum eine 2s3p-Konfiguration auf und umfasst somit eine erste Untereinheit aus einer Parallelschaltung von drei Batteriezellen 2 und eine zweite Untereinheit aus einer Parallelschaltung von drei Batteriezellen 2, wobei die erste Untereinheit und die zweite Untereinheit elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Batteriezellen 2 sind dabei vorzugsweise wie im Zusammenhang mit 1 erläutert ausgebildet.
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Der die ersten Zellterminals 4 der Batteriezellen 2 der ersten Untereinheit (in 4 links dargestellt) kontaktierende Zellverbinder 6 umfasst dabei neben einem die Zellterminals 4 kontaktierenden Zellterminalkontaktierungsabschnitt, welcher auf den Zellterminals 4 angeordnet ist, beispielsweise durch Verschweißen, einen Zellgehäusekontaktierungsabschnitt 9. Dieser Zellgehäusekontaktierungsabschnitt 9 kontaktiert dabei direkt das Zellgehäuse 3 einer Batteriezelle 2 der zweiten Untereinheit (in 4 rechts dargestellt). Der Zellgehäusekontaktierungsabschnitt 9 des Zellverbinders 6 ist hierzu rechtwinklig zu dem Zellterminalkontaktierungsabschnitt ausgerichtet. Die Rückseite des Zellgehäusekontaktierungsabschnitts 9, das heißt die der ersten Untereinheit zugewandte Seite des Zellgehäusekontaktierungsabschnitts 9, ist dabei vorteilhafterweise elektrisch isoliert. Somit kann diese nicht ungewollt das Zellgehäuse 3 einer Batteriezelle 2 der ersten Untereinheit (in 4 links dargestellt) elektrisch leitfähig kontaktieren.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit die ersten Elektroden der ersten Untereinheit über den die ersten Zellterminals 4 der Batteriezellen 2 und das Zellgehäuse 3 einer Batteriezelle 2 der zweiten Untereinheit verbindenden Zellverbinder 6 mit den zweiten Elektroden der zweiten Untereinheit verbunden. Daher kann bei den Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 vorteilhafterweise jeweils ein Zellterminal, welches elektrisch leitfähig mit der zweiten Elektrode verbunden ist, entfallen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante weisen die Batteriezellen 2 des in 4 dargestellten Batteriemoduls 1 daher jeweils nur ein Zellterminal auf.
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0246346 A [0002]
- US 2012/0231309 A [0003]
