DE102015013190A1 - Zellblock für eine Batterie - Google Patents

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Norbert Wiesheu
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellblock (2) für eine Batterie (3), wobei der Zellblock (2) eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (1) und zwei Hochvoltkontakte (5) aufweist. Erfindungsgemäß weist der Zellblock (2) zumindest eine Symmetrieebene auf, wobei die Hochvoltkontakte (5) im Wesentlichen auf derselben Symmetrieebene des Zellblocks (2) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zellblock für eine Batterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2013 011 692 A1 beschrieben, eine als eine Batterie ausgebildete Energiespeichervorrichtung bekannt, welche eine als Zellblock ausgebildete Zellanordnung mit einer Mehrzahl elektrisch miteinander verschalteter, als Einzelzellen ausgebildeter, elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen aufweist. Der Zellblock weist zwei Stromschienen auf, welche jeweils einen Hochvoltkontakt des Zellblocks bilden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellblock für eine Batterie anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Zellblock für eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Zellblock für eine Batterie weist eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen und zwei Hochvoltkontakte auf. Erfindungsgemäß weist der Zellblock zumindest eine Symmetrieebene auf, wobei die Hochvoltkontakte im Wesentlichen auf derselben Symmetrieebene des Zellblocks angeordnet sind. D. h. die beiden Hochvoltkontakte sind im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Symmetrieebene der Symmetrieebenen des Zellblocks angeordnet. Weist der Zellblock nur eine Symmetrieebene auf, so sind die Hochvoltkontakte im Wesentlichen auf dieser einen Symmetrieebene des Zellblocks angeordnet.
  • Durch diese Ausbildung des Zellblocks sind im Zellblock verschiedene Varianten der elektrisch seriellen und/oder parallelen Verschaltung der Einzelzellen möglich, wobei sich die Position der Hochvoltkontakte nicht verändert. Auf diese Weise können mehrere solcher Zellblöcke in einer Batterie angeordnet werden, wobei sich bei einem geänderten Batteriekonzept, welches eine veränderte Batteriespannung und/oder einen veränderten Batteriestrom und/oder eine verändere Leistung und/oder eine veränderte Kapazität der Batterie und somit eine geänderte elektrische Verschaltung der Einzelzellen in den Zellblöcken erfordert, die Position der Hochvoltkontakte der Zellblöcke nicht verändert. Somit müssen bei einer solchen Veränderung des Batteriekonzepts elektrische Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung der Zellblöcke nicht angepasst werden, denn die Relativpositionen der Hochvoltkontakte der Zellblöcke bleiben unverändert bestehen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Einzelzelle,
  • 2 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Zellblocks,
  • 3 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks,
  • 4 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks,
  • 5 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks,
  • 6 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Batterie,
  • 7 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterie,
  • 8 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterie, und
  • 9 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Einzelzelle 1 für einen Zellblock 2 einer Batterie 3. Ausführungsformen des Zellblocks 2 mit einer Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 sind in den 2 bis 5 und 9 dargestellt, wobei sich die Ausführungsbeispiele gemäß den 2 bis 5 in der elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 unterscheiden und die elektrische Verschaltung der Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 gemäß 9 der elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 gemäß 4 entspricht. Ausführungsformen der Batterie 3 mit einer Mehrzahl von Zellblöcken 2 sind in den 6 bis 8 dargestellt.
  • Bei der Batterie 3 handelt es sich um einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei die Batterie 3 beispielsweise, wie in den 6 bis 8 gezeigt, als eine Batterie 3 für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug ausgebildet ist, insbesondere als eine Traktionsbatterie, d. h. als eine Batterie 3 zur Speicherung elektrischer Energie, welche insbesondere für eine Energieversorgung zumindest eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Batterie 3 ist dabei zweckmäßigerweise als eine so genannte Hochvoltbatterie oder HV-Batterie ausgebildet. Das Fahrzeug, für welches eine solche Traktionsbatterie vorgesehen ist, ist beispielsweise als ein Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet.
  • Die Einzelzellen 1 sind im dargestellten Beispiel als Flachzellen ausgebildet, insbesondere als so genannte prismatische Flachzellen, aufgrund ihres stabilen Zellgehäuses auch als Hardcasezellen oder prismatische Hardcasezellen bezeichnet. Beispielsweise sind die Einzelzellen 1 als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet. Die Einzelzellen 1 weisen jeweils zwei elektrische Polkontakte PP, PM auf, einen Pluspolkontakt PP und einen Minuspolkontakt PM. Zur elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 sind Zellverbinder 4 vorgesehen, welche auf elektrisch miteinander zu verbindenden Polkontakten PP, PM angeordnet und mit diesen elektrisch kontaktiert sind. Diese Zellverbinder 4 sind in den 2 bis 5 und 9 schematisch stark vereinfacht dargestellt.
  • Im Ausführungsbeispiel des Zellblocks 2 gemäß 2 sind zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet, dass alle Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind, auch als 1p12s-Zellblock bezeichnet, wobei p für parallel elektrisch miteinander verschaltet und s für seriell elektrisch miteinander verschaltet steht.
  • Im Ausführungsbeispiel des Zellblocks 2 gemäß 3 sind zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet, dass jeweils zwei benachbarte Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und diese sechs Paare elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind, auch als 2p6s-Zellblock bezeichnet.
  • Im Ausführungsbeispiel des Zellblocks 2 gemäß 4 sind zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet, dass jeweils vier benachbarte Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und diese drei Viererblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind, auch als 4p3s-Zellblock bezeichnet.
  • Im Ausführungsbeispiel des Zellblocks 2 gemäß 5 sind zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet, dass jeweils drei benachbarte Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und diese vier Dreierblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind, auch als 3p4s-Zellblock bezeichnet.
  • Weitere mögliche, hier jedoch nicht dargestellte, Verschaltungsausführungsformen eines Zellblocks 2 mit zwölf Einzelzellen 1 wären beispielsweise ein 12p1s-Zellblock, bei welchem die zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet sind, dass alle Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind, oder ein 6p2s-Zellblock, bei welchem die zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet sind, dass jeweils sechs benachbarte Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und die beiden Sechserblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind.
  • Bei der elektrischen Verschaltung des in 9 dargestellten Zellblocks 2 handelt es sich um die elektrische Verschaltung des bereits in 4 dargestellten Zellblocks 2, d. h. der in 9 dargestellte Zellblock 2 ist ebenfalls als ein 4p3s-Zellblock ausgebildet, bei welchem die zwölf Einzelzellen 1 derart im Zellblock 2 angeordnet und die Zellverbinder 4 derart auf den Polkontakten PP, PM der Einzelzellen 1 angeordnet sind, dass jeweils vier benachbarte Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und diese drei Viererblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. In anderen Ausführungsformen können die Zellblöcke 2 auch mehr oder weniger Einzelzellen 1 aufweisen, mit einer gegebenenfalls anderen elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 als oben beschrieben.
  • Die in den 2 bis 5 und 9 dargestellten Zellblöcke 2 weisen jeweils Hochvoltkontakte 5 auf, über welche der Zellblock 2 mit anderen Zellblöcken 2 und/oder mit einem Hochvoltanschluss der Batterie 3 elektrisch verbindbar ist. Über diese Hochvoltkontakte 5, d. h. elektrische Anschlüsse des aus elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen 1 gebildeten Zellblocks 2, werden die Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 elektrisch entladen, um beispielsweise den zumindest einen elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen, und wieder elektrisch geladen. Diese Hochvoltkontakte 5 werden auch als HV-Kontakte, Hochvoltschnittstellen oder HV-Schnittstellen bezeichnet. Des Weiteren weist der jeweilige Zellblock 2 zweckmäßigerweise nicht näher dargestellte Niedervoltkontakte auf, welche beispielsweise einer Zellspannungsüberwachung und/oder einem so genannten Balancing, d. h. einem Ladungsausgleich, der Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 dienen. Diese Niedervoltkontakte werden auch als LV-Kontakte oder LV-Schnittstellen bezeichnet (LV = low voltage).
  • In der in 9 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform des Zellblocks 2 sind die Hochvoltkontakte 5 ein Bestandteil jeweils einer Stromschiene 6. Zur Kontaktierung mit dem Zellblock 2 ist ein Polkontakt PP, PM jeweils einer stirnseitigen Einzelzelle 1 des Zellblocks 2 mit jeweils einer der Stromschienen 6 verbunden, d. h. der Pluspolkontakt PP der in 9 dargestellten linken stirnseitigen Einzelzelle 1 ist mit einer der Stromschienen 6 verbunden und der Minuspolkontakt PM der in 9 dargestellten rechten stirnseitigen Einzelzelle 1 ist mit der anderen Stromschiene 6 verbunden.
  • Die in 9 dargestellte vorteilhafte Positionierung der Hochvoltkontakte 5 am Zellblock 2 ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt. In anderen Ausführungsformen, wie beispielsweise in den 2 bis 5 gezeigt, und auch in bereits aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen, sind diese Hochvoltkontakte 5 im Bereich eines Polkontakts PP, PM jeweils einer der stirnseitigen Einzelzellen 1 des Zellblocks 2 und somit im Seitenbereich des Zellblocks 2 angeordnet, wobei, abhängig von der Anordnung und elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 im Zellblock 2, dann beide Hochvoltkontakte 5 auf derselben Längsseite des Zellblocks 2 angeordnet sind oder auf unterschiedlichen Längsseiten, wie in den 2 bis 5 gezeigt.
  • So sind die Hochvoltkontakte 5 bei dem in 2 dargestellten Zellblock 2 auf dem Pluspolkontakt PP der linken stirnseitigen Einzelzelle 1 und auf dem Minuspolkontakt PM der rechten stirnseitigen Einzelzelle 1 und somit beide auf der gleichen Längsseite des Zellblocks 2 angeordnet. Bei dem in 3 dargestellten Zellblock 2 sind die Hochvoltkontakte 5 auf dem Pluspolkontakt PP der linken stirnseitigen Einzelzelle 1 und auf dem Minuspolkontakt PM der rechten stirnseitigen Einzelzelle 1 und somit ebenfalls beide auf der gleichen Längsseite des Zellblocks 2 angeordnet, allerdings auf der im Vergleich zum Zellblock 2 gemäß 2 gegenüberliegenden Längsseite. Bei dem in 4 dargestellten Zellblock 2 sind die Hochvoltkontakte 5 auf dem Pluspolkontakt PP der linken stirnseitigen Einzelzelle 1 und auf dem Minuspolkontakt PM der rechten stirnseitigen Einzelzelle 1 und somit auf gegenüberliegenden Längsseiten des Zellblocks 2 angeordnet. Bei dem in 5 dargestellten Zellblock 2 sind die Hochvoltkontakte 5 auf dem Pluspolkontakt PP der linken stirnseitigen Einzelzelle 1 und auf dem Minuspolkontakt PM der rechten stirnseitigen Einzelzelle 1 und somit wieder beide auf der gleichen Längsseite des Zellblocks 2 angeordnet, und in diesem Beispiel auf der gleichen Längsseite wie bei dem Zellblock 2 gemäß 3.
  • In den 2 bis 5 sind diese Hochvoltkontakte 5 schematisch stark vereinfacht dargestellt. Diese Darstellung dient insbesondere der Verdeutlichung der Position der Hochvoltkontakte 5 am Zellblock 2.
  • Die 6 bis 8 zeigen, wie bereits beschrieben, verschiedene Ausführungsformen von als Traktionsbatterie für ein Fahrzeug ausgebildeten Batterien 3. Diese Batterien 3 weisen eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Zellblöcke 2 auf. Die oben beschriebene elektrische Verschaltung der Einzelzellen 1 im jeweiligen Zellblock 2 sowie die elektrische Verschaltung der Zellblöcke 2 dient der Erzeugung einer hohen Batteriekapazität und Stromtragfähigkeit und damit einer hohen elektrischen Antriebsleistung des mittels der Batterie 3 elektrisch versorgten zumindest einen Antriebsmotors des Fahrzeugs.
  • Die elektrische Verschaltung der Zellblöcke 2 erfolgt zweckmäßigerweise über elektrische Verbindungselemente 7, welche mit den Hochvoltkontakten 5 der Zellblöcke 2 elektrisch verbunden werden, um auf diese Weise die Zellblöcke 2 über ihre Hochvoltkontakte 5 miteinander elektrisch zu verbinden. Werden Batterien 3 aus den in den 2 bis 5 dargestellten Zellblöcken 2 ausgebildet, so sind aufgrund der unterschiedlichen Positionen der Hochvoltkontakte 5 an den Zellblöcken 2 jeweils unterschiedliche elektrische Verbindungselemente 7 erforderlich, angepasst an die jeweils verwendete Ausführungsform des Zellblocks 2.
  • So sind insbesondere auch bei einer Änderung des Batteriekonzepts Änderungen der elektrischen Verbindungselemente 7 erforderlich. Dies gilt selbst dann, wenn die Anzahl und Größe der Zellblöcke 2 und deren Positionierung zueinander gleich bleibt, jedoch eine andere Ausführungsform des Zellblocks 2, d. h. eine andere elektrische Verschaltung der Einzelzellen 1 der Zellblöcke 2, verwendet wird, um beispielsweise eine andere Spannung und/oder Stromstärke und/oder Kapazität und/oder Leistung der Batterie 3 zu erreichen. Beispielsweise sollen anstatt Zellblöcken 2 der Ausführungsform gemäß 2 Zellblöcke 2 der Ausführungsform gemäß 4 verwendet werden. Da bei der Ausführungsform gemäß 2 beide Hochvoltkontakte 5 auf der gleichen Längsseite des Zellblocks 2 und bei der Ausführungsform gemäß 4 auf unterschiedlichen Längsseiten des Zellblocks 2 angeordnet sind, ist somit eine Änderung der elektrischen Verbindungselemente 7 erforderlich.
  • Dies ist ebenfalls der Fall, wenn Batteriekonzepte mit unterschiedlichen Kapazitäten vorgesehen sind, beispielsweise eine kostengünstige Batterie 3 mit einer geringeren Anzahl von Zellblöcken 2 und somit einer geringeren Kapazität und eine voll bestückte und entsprechend kostenintensivere Batterie 3, welche eine maximal verbaubare Anzahl von Zellblöcken 2 und eine entsprechend höhere Kapazität aufweist und mit welcher beispielsweise eine größere elektrisch betriebene Reichweite des Fahrzeugs erzielbar ist. Da bei beiden Batterien 3 die gleiche elektrische Spannung und/oder Stromstärke erforderlich ist, um keine weiteren elektrischen Komponenten des Fahrzeugs ändern zu müssen, insbesondere keinen anderen elektrischen Antriebsmotor verbauen zu müssen, ist bei diesen beiden Batteriekonzepten eine andere elektrische Verschaltung der Einzelzellen 1 in den Zellblöcken 2, d. h. die Verwendung einer anderen Ausführungsform des Zellblocks 2, und/oder eine andere elektrische Verschaltung der Zellblöcke 2 in der Batterie 3 erforderlich. Beispielsweise werden bei dem einen Batteriekonzept Zellblöcke 2 mit der in 4 dargestellten elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 verwendet, d. h. Viererblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1, wobei mehrere Viererblöcke, beispielsweise drei oder weniger oder mehr Viererblöcke, elektrisch seriell miteinander verschaltet sind, und bei dem anderen Batteriekonzept werden Zellblöcke 2 mit der in 5 dargestellten elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 verwendet, d. h. Dreierblöcke elektrisch parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1, wobei mehrere Dreierblöcke, beispielsweise vier oder weniger oder mehr Dreierblöcke, elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Somit wären auch hier an das jeweilige Batteriekonzept angepasste elektrische Verbindungselemente 7 erforderlich, wie anhand der Position der Hochvoltkontakte 5 in 4 und 5 deutlich wird.
  • Aus der Änderung der elektrischen Verbindungselemente 7 bzw. aus dem Erfordernis der Verwendung verschiedener elektrischer Verbindungselemente 7 resultiert ein höherer Entwicklungs-, Material-, Montage-, Lagerhaltungs- und Kostenaufwand, da verschiedene Arten von elektrischen Verbindungselementen 7 zu entwickeln, herzustellen und zur Montage vorzuhalten sind und dann die jeweils passenden elektrischen Verbindungselemente 7 auszuwählen und zu montieren sind.
  • Um dies zu vermeiden, werden für die Batterie 3 anstatt der Zellblöcke 2 gemäß den 2 bis 5 die vorteilhaft ausgebildeten Zellblöcke 2 gemäß 9 verwendet, wobei die Anzahl der Einzelzellen 1 und deren elektrische Verschaltung von dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen kann. D. h. die für die Batterie 3 verwendeten Zellblöcke 2 weisen jeweils eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 auf. Die Zellblöcke 2 weisen jeweils, wie anhand der Ausführungsform in 9 gezeigt, zumindest eine Symmetrieebene auf. Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel des Zellblocks 2 weist zwei Symmetrieebenen auf, wobei eine Symmetrieebene vertikal ausgerichtet ist und sich in Längsrichtung x des Zellblocks 2, d. h. in Stapelrichtung der Einzelzellen 1, durch den Zellblock 2 hindurch erstreckt. Diese Symmetrieebene spannt sich somit in Längsrichtung x und Hochrichtung z des Zellblocks 2 auf und verläuft mittig, d. h. mit gleichem Abstand zu beiden Längsrändern des Zellblocks 2, durch den Zellblock 2. Die andere Symmetrieebene ist ebenfalls vertikal ausgerichtet, erstreckt sich jedoch in Querrichtung y durch den Zellblock 2, im dargestellten Beispiel zwischen der sechsten und siebten Einzelzelle 1. Diese Symmetrieebene spannt sich somit in Querrichtung y und Hochrichtung z des Zellblocks 2 auf.
  • Die beiden Hochvoltkontakte 5 sind im Wesentlichen auf derselben Symmetrieebene des Zellblocks 2 angeordnet, vorteilhafterweise, wie im in 9 dargestellten Beispiel, auf der ersten beschriebenen Symmetrieebene, welche sich in Längsrichtung x des Zellblocks 2 erstreckt und sich in Längsrichtung x und Hochrichtung z des Zellblocks 2 aufspannt. D. h. die beiden Hochvoltkontakte 5 sind in Querrichtung y des Zellblocks 2 im Wesentlichen mittig am Zellblock 2 angeordnet. Vorteilhafterweise sind die beiden Hochvoltkontakte 5 an jeweils einer Stirnseite des Zellblocks 2 angeordnet, wie in 9 gezeigt. Wie ebenfalls in 9 gezeigt, sind die beiden Hochvoltkontakte 5 vorteilhafterweise in einem oberen Bereich des Zellblocks 2 angeordnet, im hier dargestellten Beispiel im Bereich eines oberen Rands der jeweiligen stirnseitigen Einzelzelle 1, beispielsweise gegenüber dem oberen Rand etwas nach unten versetzt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Hochvoltkontakte 5 beispielsweise im Bereich eines unteren Rands der jeweiligen stirnseitigen Einzelzelle 1 oder in mittlerer Höhe angeordnet sein.
  • Wie bereits beschrieben, sind die beiden Hochvoltkontakte 5 vorteilhafterweise ein Bestandteil jeweils einer Stromschiene 6. Dabei sind die Stromschienen 6 derart ausgebildet, dass die beschriebene Positionierung der Hochvoltkontakte 5 erreicht wird. Zweckmäßigerweise ist ein Polkontakt PP, PM jeweils einer stirnseitigen Einzelzelle 1 des Zellblocks 2 mit jeweils einer der Stromschienen 6 verbunden, d. h. die eine Stromschiene 6 ist mit dem Pluspolkontakt PP der einen stirnseitigen Einzelzelle 1 des Zellblocks 2 elektrisch und zweckmäßigerweise auch mechanisch verbunden, und die andere Stromschiene 6 ist mit dem Minuspolkontakt PM der anderen stirnseitigen Einzelzelle 1 des Zellblocks 2 elektrisch und zweckmäßigerweise auch mechanisch verbunden.
  • Dabei sind die Stromschienen 6 derart ausgebildet und die Hochvoltkontakte 5 derart positioniert, dass Berstöffnungen 8 der Einzelzellen 1 nicht durch die Stromschienen 6 und Hochvoltkontakte 5 abgedeckt und dadurch blockiert werden. Diese Berstöffnungen 8 dienen dazu, bei einem überhöhten Zellinnendruck in der jeweiligen Einzelzelle 1, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion der Einzelzelle 1 und/oder der Batterie 3 und/oder aufgrund eines Defekts und/oder Kurzschlusses kontrolliert aufzubrechen, so dass der Überdruck kontrolliert abgebaut werden kann und eine Explosion der Einzelzelle 1 und ein unkontrolliertes Entweichen von Flüssigkeiten und Gasen aus der Einzelzelle 1 vermieden wird.
  • Mit dieser vorteilhaften Positionierung der Hochvoltkontakte 5 und der Verwendung von Zellblöcken 2 mit derart positionierten Hochvoltkontakten 5, so dass alle Hochvoltkontakte 5 aller Zellblöcke 2 der Batterie 3 auf die gleiche oben beschriebene vorteilhafte Weise am jeweiligen Zellblock 2 positioniert sind, sind alle Varianten von Zellparallelschaltungen und Strangparallelschaltungen auszubilden, ohne für die elektrische Verschaltung der Zellblöcke 2 in der Batterie 3 verschieden ausgebildete elektrische Verbindungselemente 7 verwenden zu müssen. Dabei bedeutet Zellparallelschaltung, dass innerhalb des Zellblocks 2 mehrere oder alle Einzelzellen 1 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind, und Strangparallelschaltung, dass innerhalb der Batterie 3 mehrere Zellblöcke 2 oder mehrere Stränge zweckmäßigerweise elektrisch seriell miteinander verschalteter Zellblöcke 2 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind.
  • Zweckmäßigerweise sind die oben beschriebenen und hier nicht näher dargestellten Niedervoltkontakte des Zellblocks 2, auch als LV-Schnittstelle bezeichnet, jeweils neben dem jeweiligen Hochvoltkontakt 5 positioniert, d. h. beispielsweise über oder unter oder links oder rechts oder vor oder hinter dem jeweiligen Hochvoltkontakt 5.
  • Durch die vorteilhafte Positionierung der Hochvoltkontakte 5 und zweckmäßigerweise die vorteilhafte Positionierung der Niedervoltkontakte bleiben die elektrischen Verbindungspunkte der Zellblöcke 2 gleich, unabhängig von der jeweiligen elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 des Zellblocks 2. Lediglich eine Niedervoltverkabelung, welche aus relativ kleinen Drähten oder einem entsprechenden Kabelbaum gebildet ist, muss mit großen Schlaufen verlegt werden, oder es müssen entsprechend verschiedene Kabelbäume für verschiedene Batteriekonzepte zur elektrischen Kontaktierung der Niedervoltkontakte der Zellblöcke 2 bereitgestellt werden.
  • Durch die in Querrichtung y mittige Anordnung der Hochvoltkontakte 5 des Zellblocks 2 können Zellblöcke 2 mit unterschiedlichen elektrischen Verschaltungen der Einzelzellen 1 ausgebildet werden, wobei die Position der Hochvoltkontakte 5 aller Zellblöcke 2 gleich ist, unabhängig von der elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 im Zellblock 2.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einzelzelle
    2
    Zellblock
    3
    Batterie
    4
    Zellverbinder
    5
    Hochvoltkontakt
    6
    Stromschiene
    7
    Verbindungselement
    8
    Berstöffnung
    PP
    Pluspolkontakt
    PM
    Minuspolkontakt
    x
    Längsrichtung
    y
    Querrichtung
    z
    Hochrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013011692 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Zellblock (2) für eine Batterie (3), wobei der Zellblock (2) eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (1) und zwei Hochvoltkontakte (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellblock (2) zumindest eine Symmetrieebene aufweist, wobei die Hochvoltkontakte (5) im Wesentlichen auf derselben Symmetrieebene des Zellblocks (2) angeordnet sind.
  2. Zellblock (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieebene, auf welcher die beiden Hochvoltkontakte (5) im Wesentlichen angeordnet sind, vertikal ausgerichtet ist und sich in Längsrichtung (x) durch den Zellblock (2) erstreckt.
  3. Zellblock (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltkontakte (5) in einem oberen Bereich des Zellblocks (2) angeordnet sind.
  4. Zellblock (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltkontakte (5) ein Bestandteil jeweils einer Stromschiene (6) sind.
  5. Zellblock (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polkontakt (PP, PM) jeweils einer stirnseitigen Einzelzelle (1) des Zellblocks (2) mit jeweils einer der Stromschienen (6) verbunden ist.
DE102015013190.7A 2015-10-10 2015-10-10 Zellblock für eine Batterie Withdrawn DE102015013190A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013011692A1 (de) 2013-07-12 2015-01-29 Daimler Ag Energiespeichervorrichtung mit einer Temperiervorrichtung, Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung

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DE102013011692A1 (de) 2013-07-12 2015-01-29 Daimler Ag Energiespeichervorrichtung mit einer Temperiervorrichtung, Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung

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