Die Erfindung betrifft eine Batterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a battery according to the features of the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2007 010 751 A1 beschrieben, eine Batterie mit einem als Vergussform dienenden Gehäuse bekannt. Das Gehäuse umfasst einen Boden und eine Seitenwand. In dem Gehäuse ist ein Zellverbund von Einzelzellen angeordnet. Um den Zellverbund in dem Gehäuse zu fixieren, ist der Zellverbund mit einer Vergussmasse in dem Gehäuse befestigt, wobei die Vergussmasse von dem Zellverbund bis zur Innenseite der Seitenwand reicht.From the prior art, as in the DE 10 2007 010 751 A1 described a battery with a serving as a casting housing known. The housing includes a bottom and a side wall. In the housing, a cell assembly of individual cells is arranged. In order to fix the cell assembly in the housing, the cell assembly is secured with a potting compound in the housing, wherein the potting compound extends from the cell assembly to the inside of the side wall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved battery.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a battery with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine Batterie umfasst eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter zylindrischer Einzelzellen, welche in einer Vergussform angeordnet sind, wobei Zwischenräume zwischen den Einzelzellen und der Vergussform mittels einer Vergussmasse ausgefüllt sind.A battery comprises a plurality of electrically serially and / or parallel interconnected cylindrical single cells, which are arranged in a casting mold, wherein gaps between the individual cells and the casting mold are filled by means of a potting compound.
Erfindungsgemäß weisen die Einzelzellen an beiden Stirnseiten jeweils einen Polkontakt auf und die Vergussform weist zumindest eine Stromschiene auf, wobei mehrere Einzelzellen derart in der Vergussform angeordnet sind, dass jeweils ein Polkontakt dieser mehreren Einzelzellen mit der zumindest einen Stromschiene der Vergussform elektrisch kontaktiert ist.According to the invention, the individual cells each have a pole contact on both end faces, and the casting mold has at least one busbar, wherein a plurality of individual cells are arranged in the casting mold such that in each case one pole contact of these several individual cells is electrically contacted with the at least one busbar of the casting mold.
Durch diese Kombination der Vergussform mit der Stromschiene derart, dass die Stromschiene die Vergussform bildet oder zumindest einen wesentlichen Teil der Vergussform bildet, kann eine separate Stromschiene oder eine separate Vergussform entfallen, wodurch eine Kostenreduktion, Bauteilreduktion, Bauraumreduktion und Montageerleichterung erreicht wird. Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäße Lösung der Verguss von Einzelzellen ermöglicht, deren Polkontakte an gegenüberliegenden Stirnseiten der jeweiligen Einzelzelle angeordnet sind. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung insbesondere aus dem Consumerelektronikbereich bekannter Standardtypen von Einzelzellen, beispielsweise Rundzellen der Standardtypen 16650, 26650 und/oder 32650.By this combination of the casting mold with the busbar such that the busbar forms the casting mold or at least forms a substantial part of the casting mold, a separate busbar or a separate casting mold can be omitted, whereby a cost reduction, component reduction, space reduction and assembly facilitation is achieved. Furthermore, the solution according to the invention makes it possible to encapsulate individual cells whose pole contacts are arranged on opposite end sides of the respective individual cell. This allows, for example, the use, in particular of the consumer electronics sector, of known standard types of single cells, for example round cells of the standard types 16650, 26650 and / or 32650.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Vergussform und einer Mehrzahl von Einzelzellen einer ersten Ausführungsform einer Batterie vor dem Einsetzen in die Vergussform, 1 FIG. 2 schematically a perspective view of a casting mold and a plurality of individual cells of a first embodiment of a battery prior to insertion into the casting mold, FIG.
2 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Mehrzahl in eine Vergussform eingesetzter Einzelzellen einer ersten Ausführungsform einer Batterie während eines Vergießens der Einzelzellen in der Vergussform, 2 1 is a perspective view of a plurality of single cells inserted into a casting mold of a first embodiment of a battery during casting of the individual cells in the casting mold;
3 schematisch eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Batterie, 3 schematically a perspective view of a first embodiment of a battery,
4 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Batterie aus 3, 4 schematically a longitudinal sectional view of the battery 3 .
5 schematisch eine Querschnittdarstellung der Batterie aus 3 und 4, 5 schematically a cross-sectional view of the battery 3 and 4 .
6 schematisch eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterie, 6 1 is an exploded view of another embodiment of a battery;
7 schematisch eine perspektivische Darstellung der Batterie aus 6, 7 schematically a perspective view of the battery 6 .
8 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Batterie aus 6 und 7, 8th schematically a longitudinal sectional view of the battery 6 and 7 .
9 schematisch eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterie, 9 1 is an exploded view of another embodiment of a battery;
10 schematisch eine perspektivische Darstellung der Batterie aus 9, und 10 schematically a perspective view of the battery 9 , and
11 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Batterie aus 9 und 10. 11 schematically a longitudinal sectional view of the battery 9 and 10 ,
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die 1 und 2 zeigen ein Ausbilden einer in den 3 bis 5 dargestellten beispielhaften Ausführungsform einer Batterie 1, d. h. eines elektrochemischen Energiespeichers. In den 6 bis 8 und 9 bis 11 sind zwei weitere beispielhafte Ausführungsformen einer solchen Batterie 1 dargestellt.The 1 and 2 show a forming in the 3 to 5 illustrated exemplary embodiment of a battery 1 ie an electrochemical energy store. In the 6 to 8th and 9 to 11 are two other exemplary embodiments of such a battery 1 shown.
Eine derartige Batterie 1 ist insbesondere als eine Batterie 1 für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug ausgebildet, insbesondere als eine Traktionsbatterie, d. h. als eine Batterie 1 zur Speicherung elektrischer Energie, welche insbesondere für eine Energieversorgung zumindest eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Batterie 1 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. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie 1 beispielsweise auch für Stationäranwendungen vorgesehen sein, beispielsweise als Stromversorger oder -speicher.Such a battery 1 is especially as a battery 1 designed for a vehicle not shown in detail, in particular as a traction battery, ie as a battery 1 for storing electrical energy, which in particular for a Power supply is provided at least one electric drive motor of the vehicle. The battery 1 is expediently designed as a so-called high-voltage battery or HV battery. The vehicle for which such a traction battery is provided is designed, for example, as an electric vehicle or as a hybrid vehicle. Alternatively or additionally, the battery 1 for example, be provided for stationary applications, for example as a power supplier or storage.
Die Batterie 1 umfasst in allen Ausführungsformen eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter zylindrischer Einzelzellen 2, welche in einer Vergussform 3 angeordnet sind, wobei Zwischenräume zwischen den Einzelzellen 2 und der Vergussform 3 mittels einer Vergussmasse 4 ausgefüllt sind. Das Ausfüllen mittels der Vergussmasse 4 ist in 2 schematisch stark vereinfacht mittels Pfeilen angedeutet. In anderen Ausführungsformen können die Einzelzellen 2 auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise einen vieleckigen Querschnitt.The battery 1 In all embodiments, a plurality of cylindrical individual cells connected electrically in series and / or in parallel with one another 2 which are in a casting mold 3 are arranged, with spaces between the individual cells 2 and the casting mold 3 by means of a potting compound 4 are filled. The filling by means of the potting compound 4 is in 2 schematically greatly simplified indicated by arrows. In other embodiments, the single cells may 2 also have a different shape, for example a polygonal cross-section.
Aus dem Stand der Technik sind bereits derartige Batterien 1 mit einer Mehrzahl von in einer Vergussform 3 vergossenen Einzelzellen 2 bekannt. Innerhalb der Batterie 1 sind die Einzelzellen 2 in der Regel in sogenannten Zellblöcken 5 zusammengefasst, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Einzelzellen 2 sowie zweckmäßigerweise Einrichtungen zu deren mechanischer Fixierung, zur Kontaktierung und gegebenenfalls zur Temperierung, d. h. zur Kühlung und/oder Heizung, enthalten. Dabei kann die Batterie 1 einen oder mehrere solcher Zellblöcke 5 aufweisen. Der oder die Zellblöcke 5 sind wiederum in einem stabilen Batteriegehäuse untergebracht, welches zusätzlich die nötigen Einrichtungen zur elektrischen Steuerung und Absicherung der Batterie 1, beispielsweise ein Batteriemanagementsystem, Schütze zur Zu- und Abschaltung des Stromes, Sicherungen und/oder Strommesser sowie Anschlüsse nach außen, beispielsweise eine Stromzu- und Ableitung, eine Kühlmittelzu- und Abführung und/oder einen Anschluss einer Batteriesteuerung, enthält. Das Batteriegehäuse bildet dabei zweckmäßigerweise die Vergussform 3.From the prior art are already such batteries 1 with a plurality of in a casting mold 3 potted single cells 2 known. Inside the battery 1 are the single cells 2 usually in so-called cell blocks 5 summarized, each containing a certain number of single cells 2 and expediently devices for their mechanical fixation, for contacting and optionally for temperature control, ie for cooling and / or heating included. The battery can 1 one or more such cell blocks 5 exhibit. The cell block (s) 5 are in turn housed in a sturdy battery case, which also provides the necessary facilities for electrical control and protection of the battery 1 For example, a battery management system, contactors for switching on and off of the power, fuses and / or ammeters and outlets, such as a power supply and discharge, a coolant supply and discharge and / or a connection of a battery control contains. The battery case forms expediently the casting mold 3 ,
Insbesondere bei als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 2 kann die Fixierung der Einzelzellen 2 sowie deren thermische Anbindung an eine in 3 dargestellte Temperierplatte 6 durch die vorzugsweise gut wärmeleitfähige, aber elektrisch isolierende Vergussmasse 4 erfolgen. Hierzu werden die Einzelzellen 2 senkrecht in die Vergussform 3, d. h. in ein entsprechend ausgeformtes Behältnis, das die Einzelzellen 2 am Boden und seitlich dicht umhüllt, gestellt und anschließend werden Hohlräume mit der Vergussmasse 4 aufgefüllt.Especially when designed as round cells single cells 2 can the fixation of the single cells 2 as well as their thermal connection to an in 3 illustrated tempering 6 by the preferably good thermal conductivity, but electrically insulating potting compound 4 respectively. For this purpose, the individual cells 2 perpendicular to the casting mold 3 ie in a suitably shaped container containing the individual cells 2 At the bottom and laterally tightly wrapped, placed and then become cavities with the potting compound 4 refilled.
Dies wird im Stand der Technik jedoch nur bei Einzelzellen 2 durchgeführt, deren Polkontakte P+, P– sich beide auf einer Oberseite der jeweiligen Einzelzelle 2 befinden und welche auch nach dem Verguss für einen Anschluss zur elektrischen Reihen- und oder Parallelschaltung erforderlicher Stromschienen S1, S2 zugänglich bleiben. Des Weiteren erfordert dies einen hohen Kostenaufwand aufgrund einer separaten Vergussform 3 und separater Stromschienen S1, S2. Die in den 1 bis 11 dargestellte und im Folgenden näher beschriebene Lösung ermöglicht im Gegensatz dazu auch die Verwendung und den Verguss von Einzelzellen 2 mit an gegenüberliegenden Stirnseiten angeordneten Polkontakten P+, P–, wie zum Beispiel aus dem Consumerelektronikbereich bekannte Standardtypen von Rundzellen.However, this is the case in the prior art only for single cells 2 carried out, the pole contacts P +, P- both on an upper side of the respective single cell 2 and which remain accessible even after the casting for a connection to the electrical series and or parallel circuit required busbars S1, S2. Furthermore, this requires a high cost due to a separate mold 3 and separate bus bars S1, S2. The in the 1 to 11 shown and described in more detail below, in contrast, allows the use and the casting of single cells 2 with pole contacts P +, P- arranged on opposite end faces, such as standard types of round cells known, for example, from the field of consumer electronics.
Bei dieser Lösung weisen die Einzelzellen 2 an beiden Stirnseiten jeweils einen Polkontakt P+, P– auf und die Vergussform 3 weist zumindest eine Stromschiene S1 auf, wobei mehrere Einzelzellen 2 derart in der Vergussform 3 angeordnet sind, dass jeweils ein Polkontakt P+, P– dieser mehreren Einzelzellen 2 mit der zumindest einen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist. Im ersten und zweiten dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 bzw. 6 bis 8 weist die Vergussform 3 nur eine derartige Stromschiene S1 auf und alle Einzelzellen 2 der Batterie 1 sind derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass jeweils ein Polkontakt P+, P– der Einzelzellen 2 mit der Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist. Im dritten dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vergussform 3 zwei derartige Stromschienen S1 auf. Hierbei sind die Einzelzellen 2 der Batterie 1 derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass jeweils ein Polkontakt P+, P– mehrerer Einzelzellen 2 der Batterie 1 mit einer der Stromschienen S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist und jeweils ein Polkontakt P+, P– der anderen Einzelzellen 2 der Batterie 1 mit der anderen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist.In this solution, the single cells 2 on both end faces in each case a pole contact P +, P- and the casting mold 3 has at least one busbar S1, wherein a plurality of individual cells 2 such in the casting mold 3 are arranged, that in each case a pole contact P +, P- of these several individual cells 2 with the at least one busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted. In the first and second illustrated embodiment according to the 1 to 5 respectively. 6 to 8th indicates the casting mold 3 only one such busbar S1 and all individual cells 2 the battery 1 are so in the casting mold 3 arranged in each case one pole contact P +, P- of the individual cells 2 with the busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted. In the third illustrated embodiment, the casting mold 3 two such busbars S1 on. Here are the single cells 2 the battery 1 such in the casting mold 3 arranged, that in each case a Polkontakt P +, P- of several single cells 2 the battery 1 with one of the busbars S1 of the casting mold 3 is electrically contacted and one pole contact P +, P- of the other single cells 2 the battery 1 with the other busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted.
Die Anzahl der Stromschienen S1 der Vergussform 3 ist insbesondere abhängig von einer jeweiligen elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 2, wie im Folgenden anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vergussform 3 daher beispielsweise auch mehr als zwei Stromschienen S1 aufweisen.The number of busbars S1 of the casting mold 3 is particularly dependent on a respective electrical interconnection of the individual cells 2 , as will be explained in more detail below with reference to the illustrated embodiments. In other embodiments, the casting mold 3 Therefore, for example, more than two bus bars S1 have.
Bei der beschriebenen Lösung ist eine der zur elektrischen Reihen- und/oder Parallelschaltung der Einzelzellen 2 erforderlichen Stromschienen S1, S2 oder sind eine Mehrzahl der zur elektrischen Reihen- und/oder Parallelschaltung der Einzelzellen 2 erforderlichen Stromschienen S1, S2 gemeinsam als eine Vergussform 3 oder zumindest als ein wesentlicher Teil der Vergussform 3 ausgeführt. Hierbei handelt es sich zweckmäßigerweise stets um die Stromschiene S1 oder die mehreren Stromschienen S1, welche in Richtung einer Unterseite der Batterie 1 ausgerichtete Polkontakte P+, P– der Einzelzellen 2 elektrisch kontaktieren. Durch den Entfall der sonst als zusätzliches Teil ausgeführten Vergussform 3 bzw. der sonst als zusätzliches Teil ausgeführten Stromschiene S1 oder mehreren Stromschienen S1 werden Kosten eingespart und ein erforderlicher Bauraum reduziert.In the described solution is one of the electrical series and / or parallel connection of the individual cells 2 required busbars S1, S2 or are a majority of the electrical series and / or parallel connection of the individual cells 2 required busbars S1, S2 together as a casting mold 3 or at least as an essential one Part of the casting mold 3 executed. This is expediently always the busbar S1 or the plurality of bus bars S1, which in the direction of an underside of the battery 1 aligned pole contacts P +, P- of the single cells 2 contact electrically. Due to the omission of the otherwise executed as an additional part mold 3 or the otherwise performed as an additional part busbar S1 or more busbars S1 costs are saved and reduced a required space.
Mit der beschriebenen Lösung lassen sich somit Einzelzellen 2 mit an den gegenüberliegenden Stirnseiten befindlichen Polkontakten P+, P– vergießen. Hierzu werden die unteren Polkontakte P+, P–, die am Bodenteil der Vergussform 3 anliegen, welches als zumindest eine Stromschiene S1 ausgebildet ist oder die zumindest eine Stromschiene S1 umfasst, vorzugsweise vor dem Einfüllen der Vergussmasse 4 zum Beispiel mit Laser-Überlappschweißung oder mittels eines anderen Schweißverfahrens oder auf andere Weise stoffschlüssig an die Stromschiene S1 der Vergussform 3 angebunden, wobei die stoffschlüssige Verbindung elektrisch leitfähig sein muss. Die Anbindung der oben liegenden Polkontakte P+, P– an zumindest eine andere Stromschiene S2 kann nach dem Vergießen erfolgen.With the solution described can thus be single cells 2 with the pole contacts P +, P- located on opposite ends. For this purpose, the lower pole contacts P +, P-, at the bottom part of the casting mold 3 abutment, which is formed as at least one busbar S1 or at least one busbar S1 comprises, preferably before filling the potting compound 4 For example, with laser overlap welding or by another welding process or otherwise cohesively to the busbar S1 of the mold 3 connected, wherein the cohesive connection must be electrically conductive. The connection of the overhead pole contacts P +, P- to at least one other busbar S2 can be done after casting.
Ist eine Temperierung der Einzelzellen 2 erforderlich, sind die Einzelzellen 2 zweckmäßigerweise über die Vergussform 3, insbesondere über deren zumindest eine Stromschiene S1, mit zumindest einer Temperierplatte 6, d. h. mit einer Kühl- und/oder Heizplatte, thermisch gekoppelt, wie in 3 gezeigt. Eine Wärmeübertragung erfolgt hierbei von der jeweiligen Einzelzelle 2 über die Vergussmasse 4 in die Vergussform 3, insbesondere in deren zumindest eine Stromschiene S1, und von hier in die zumindest eine Temperierplatte 6, oder umgekehrt. Zur Verbesserung der Wärmeleitung können noch zusätzliche Wärmeleitelemente 7, beispielsweise, wie in den 1 und 2, 5 und 6 sowie 9 dargestellt, in Form von Wärmeleitstäben, vorgesehen sein, welche am Boden der Vergussform 3, insbesondere an der zumindest einen Stromschiene S1 der Vergussform 3, angeordnet sind und sich in vor dem Befüllen der Vergussform 3 mit Vergussmasse 4 noch vorhandene Leerräume zwischen den Einzelzellen 2 erstrecken. Des Weiteren erfolgt die Wärmeleitung über den an die zumindest eine Stromschiene S1 der Vergussform 3 angeschweißten Polkontakt P+, P– der jeweiligen Einzelzelle 2, der durch einen rein metallischen Wärmeleitpfad thermisch besonders gut an ein Zellinneres angebunden ist.Is a tempering of the individual cells 2 required, are the single cells 2 expediently via the casting mold 3 , in particular via the at least one busbar S1, with at least one tempering plate 6 that is, with a cooling and / or heating plate, thermally coupled, as in 3 shown. A heat transfer takes place here from the respective single cell 2 about the potting compound 4 into the casting mold 3 , In particular in the at least one busbar S1, and from here into the at least one tempering 6 , or the other way around. To improve the heat conduction can still additional heat conducting 7 , for example, as in the 1 and 2 . 5 and 6 such as 9 represented, in the form of Wärmeleitstäben, be provided which at the bottom of the casting mold 3 , in particular on the at least one busbar S1 of the casting mold 3 , are arranged and in before filling the mold 3 with potting compound 4 remaining voids between the individual cells 2 extend. Furthermore, the heat conduction takes place via the at least one busbar S1 of the casting mold 3 welded pole contact P +, P- of the respective single cell 2 , which is connected by a purely metallic heat conduction thermally particularly well to a cell interior.
Zwischen einer Außenseite der spannungsführenden zumindest einen Stromschiene S1 der Vergussform 3 und der zweckmäßigerweise metallischen Temperierplatte 6 ist sinnvollerweise eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 8 oder eine entsprechende Wärmeleitpaste angeordnet, welche zudem Toleranzen ausgleicht.Between an outer side of the voltage-carrying at least one busbar S1 of the casting mold 3 and suitably metallic tempering 6 is usefully an electrically insulating heat conducting foil 8th or a corresponding thermal paste arranged, which also compensates for tolerances.
Diese allgemein beschriebene Lösung wird im Folgenden nochmals anhand der in den 1 bis 11 beispielhaft dargestellten Ausführungsformen detailliert erläutert.This generally described solution will be described again below with reference to the in the 1 to 11 illustrated embodiments explained in detail.
Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform am Beispiel eines Zellblocks 5 mit achtzehn als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 2, deren Polkontakte P+, P– sich an den gegenüberliegenden Stirnseiten der jeweiligen Einzelzelle 2 befinden. Im dargestellten Beispiel sind jeweils neun Einzelzellen 2 elektrisch parallel miteinander verschaltet, wodurch sich zwei Zellpacks 9 mit jeweils neun elektrisch parallel verschalteten Einzelzellen 2 ergeben. Die beiden Zellpacks 9 sind elektrisch seriell miteinander verschaltet. Zur Ausbildung der Vergussform 3 ist die untenliegende Stromschiene S1, die neben der elektrischen Parallelschaltung innerhalb eines jeweiligen Zellpacks 9 die elektrische Reihenschaltung der beiden Zellpacks 9 realisiert, seitlich mit einem umlaufenden Rand versehen. D. h. die Stromschiene S1 bildet die Vergussform 3. Vorzugsweise wird die Stromschiene S1 als ein Kaltfließpress- oder Blechtiefziehteil aus Metall ausgeführt, bevorzugt aus Aluminium.The 1 to 5 show a first embodiment using the example of a cell block 5 with eighteen single cells designed as round cells 2 whose pole contacts P +, P- on the opposite end faces of the respective single cell 2 are located. In the example shown, there are nine individual cells each 2 interconnected electrically in parallel, resulting in two cell packs 9 each with nine electrically connected single cells 2 result. The two cell packs 9 are interconnected electrically in series. For the formation of the casting mold 3 is the underlying busbar S1, in addition to the electrical parallel connection within a respective cell pack 9 the electrical series connection of the two cell packs 9 realized, laterally provided with a peripheral edge. Ie. the busbar S1 forms the casting mold 3 , Preferably, the busbar S1 is designed as a cold extrusion or Blechtiefziehteil of metal, preferably made of aluminum.
Nach dem Einsetzen der Einzelzellen 2 erfolgt die Verschweißung der unteren Polkontakte P+, P– der Einzelzellen 2 von unten und außen beispielsweise durch Laser-Überlappschweißung. Anschließend werden, wie in 2 schematisch stark vereinfacht mittels Pfeilen angedeutet, die Leerräume zwischen den Einzelzellen 2 und der Vergussform 3 von oben aus mit der Vergussmasse 4 aufgefüllt, welche die Einzelzellen 2 in der Vergussform 3 fixiert und thermisch an diese anbindet. Im letzten Arbeitsschritt erfolgt das Aufschweißen der beiden oben liegenden Stromschienen S2, die jeweils die Parallelschaltung innerhalb eines Zellpacks 9 vornehmen und zweckmäßigerweise jeweils einen vorstehenden Anschlusskontakt 10 zur Zu- und Ableitung von Strom in den Zellblock 5 bzw. aus dem Zellblock 5 aufweisen.After insertion of the single cells 2 the welding of the lower pole contacts P +, P- of the individual cells takes place 2 from below and outside, for example by laser overlap welding. Subsequently, as in 2 schematically indicated by arrows, the voids between the individual cells 2 and the casting mold 3 from the top with the potting compound 4 filled up, which the single cells 2 in the casting mold 3 fixed and thermally connected to these. In the last step, the welding of the two overhead busbars S2 takes place, each of which involves the parallel connection within a cell pack 9 make and expediently each a protruding terminal contact 10 for the supply and discharge of electricity in the cell block 5 or from the cell block 5 exhibit.
Um die genannte elektrische Verschaltung der Einzelzellen 2 zu realisieren, sind einige der Einzelzellen 2 der Batterie 1, nämlich die Einzelzellen 2 eines der beiden Zellpacks 9, derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Pluspolkontakt P+ der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist, und die anderen Einzelzellen 2, nämlich die Einzelzellen 2 des anderen Zellpacks 9, sind derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Minuspolkontakt P– der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist.To the said electrical interconnection of the individual cells 2 To realize these are some of the single cells 2 the battery 1 namely the single cells 2 one of the two cell packs 9 , so in the casting mold 3 arranged that the positive pole contact P + of the respective single cell 2 with the busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted, and the other single cells 2 namely the single cells 2 the other cell pack 9 , are so in the casting mold 3 arranged that the negative pole contact P- of the respective single cell 2 with the busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted.
Unterhalb der Vergussform 3 ist die vorzugsweise metallische Temperierplatte 6 angeordnet, welche eine von einem Temperiermedium durchströmte oder durchströmbare Kanalstruktur aufweist, wobei zwischen der Temperierplatte 6 und der Vergussform 3 die elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 8 angeordnet ist, wie in 3 gezeigt. In den 4 und 5 sowie in den beiden anderen Ausführungsbeispielen sind die Temperierplatte 6 und die Wärmeleitfolie 8 nicht dargestellt. Zweckmäßigerweise weisen jedoch auch die beiden anderen Ausführungsbeispiele der Batterie 1 jeweils zumindest eine Temperierplatte 6 und zwischen Temperierplatte 6 und Vergussform 3 zumindest eine Wärmeleitfolie 8 auf. Below the casting mold 3 is the preferably metallic tempering 6 arranged, which has a flowed through by a temperature control medium or through flow channel structure, wherein between the temperature control 6 and the casting mold 3 the electrically insulating heat-conducting foil 8th is arranged as in 3 shown. In the 4 and 5 as well as in the other two embodiments are the temperature control 6 and the heat-conducting foil 8th not shown. Appropriately, however, also have the other two embodiments of the battery 1 in each case at least one temperature control plate 6 and between tempering plate 6 and casting mold 3 at least one heat-conducting foil 8th on.
Optional weist, wie in den 1, 2 und 5 gezeigt, die Vergussform 3, d. h. die Stromschiene S1 der Vergussform 3, Wärmeleitelemente 7 in Form von Wärmeleitstäben auf, welche sich in vor dem Verfüllen mit Vergussmasse 4 vorhandene Leerräume zwischen den Einzelzellen 2 erstrecken und die Wärmeleitung zwischen den Einzelzellen 2 und der Temperierplatte 6 verbessern.Optionally, as in the 1 . 2 and 5 shown, the casting mold 3 , ie the busbar S1 of the casting mold 3 , Wärmeleitelemente 7 in the form of Wärmeleitstäben, which is in before filling with potting compound 4 existing voids between the individual cells 2 extend and the heat conduction between the individual cells 2 and the tempering plate 6 improve.
Die 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform am Beispiel eines Zellblocks 5 mit ebenfalls achtzehn als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 2, welche in der zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise elektrisch miteinander verschaltet sind. Die untenliegende Stromschiene S1 der Vergussform 3, die neben der elektrischen Parallelschaltung innerhalb des jeweiligen Zellpacks 9 die elektrische Reihenschaltung der beiden Zellpacks 9 realisiert, ist als eine ebene Platte ausgeführt und dient als Boden der Vergussform 3. Ein Seitenteil 11 der Vergussform 3 ist durch einen Mantel gebildet, der vorzugweise aus Kunststoff gefertigt ist und der unten durch die beispielsweise durch Verklebung und/oder durch eine umlaufende Verschraubung dicht aufgesetzte untenliegende Stromschiene S1 der Vergussform 3 verschlossen ist.The 6 to 8th show a further embodiment using the example of a cell block 5 with also eighteen designed as round cells single cells 2 which are electrically interconnected in the manner described for the first embodiment. The underlying busbar S1 of the casting mold 3 , in addition to the electrical parallel connection within the respective cell pack 9 the electrical series connection of the two cell packs 9 realized, is designed as a flat plate and serves as the bottom of the casting mold 3 , A side part 11 the casting mold 3 is formed by a jacket, which is preferably made of plastic and the bottom by the example by gluing and / or by a circumferential screw-tight patch lower busbar S1 of the casting mold 3 is closed.
Nach dem Verschweißen der untenliegenden Polkontakte P+, P– der Einzelzellen 2 und dem Verguss erfolgt wiederum das Aufschweißen der beiden oben liegenden Stromschienen S2, welche die elektrische Parallelschaltung innerhalb des jeweiligen Zellpacks 9 vornehmen und zweckmäßigerweise jeweils einen vorstehenden Anschlusskontakt 10 zur Zu- und Ableitung von Strom in den Zellblock 5 bzw. aus dem Zellblock 5 aufweisen.After welding the underlying pole contacts P +, P- of the individual cells 2 and the casting is again the welding of the two overhead busbars S2, which the electrical parallel circuit within the cell pack 9 make and expediently each a protruding terminal contact 10 for the supply and discharge of electricity in the cell block 5 or from the cell block 5 exhibit.
Um die genannte elektrische Verschaltung der Einzelzellen 2 zu realisieren, sind einige der Einzelzellen 2 der Batterie 1, nämlich die Einzelzellen 2 eines der beiden Zellpacks 9, derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Pluspolkontakt P+ der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist, und die anderen Einzelzellen 2, nämlich die Einzelzellen 2 des anderen Zellpacks 9, sind derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Minuspolkontakt P– der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist.To the said electrical interconnection of the individual cells 2 To realize these are some of the single cells 2 the battery 1 namely the single cells 2 one of the two cell packs 9 , so in the casting mold 3 arranged that the positive pole contact P + of the respective single cell 2 with the busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted, and the other single cells 2 namely the single cells 2 the other cell pack 9 , are so in the casting mold 3 arranged that the negative pole contact P- of the respective single cell 2 with the busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted.
Optional weist auch hier, wie in 6 gezeigt, die Stromschiene S1 der Vergussform 3 Wärmeleitelemente 7 in Form von Wärmeleitstäben auf, welche sich in vor dem Verfüllen mit Vergussmasse 4 vorhandene Leerräume zwischen den Einzelzellen 2 erstrecken und die Wärmeleitung zwischen den Einzelzellen 2 und der hier nicht dargestellten Temperierplatte 6 verbessern.Optionally also here, as in 6 shown, the busbar S1 of the mold 3 heat-conducting elements 7 in the form of Wärmeleitstäben, which is in before filling with potting compound 4 existing voids between the individual cells 2 extend and the heat conduction between the individual cells 2 and the temperature control plate, not shown here 6 improve.
Die 9 bis 11 zeigen eine weitere Ausführungsform am Beispiel eines Zellblocks 5 mit 36 als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 2, wobei jeweils neun Einzelzellen 2 elektrisch parallel miteinander verschaltet sind, so dass sich vier Zellpacks 9 mit jeweils neun elektrisch parallel verschalteten Einzelzellen 2 ergeben. Die vier Zellpacks 9 sind elektrisch seriell miteinander verschaltet. Zur Ausbildung dieser elektrischen Verschaltung sind zwei untenliegende und voneinander elektrisch isolierte Stromschienen S1 erforderlich, welche den Boden der Vergussform 3 bilden, deren Mantel, d. h. Seitenteil 11, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Zwischen den beiden Stromschienen S1 der Vergussform 3 ist ein Quersteg 12, vorzugsweise aus Kunststoff, angeordnet, um sie elektrisch gegeneinander zu isolieren. Dieser Quersteg 12 ist im dargestellten Beispiel im Seitenteil 11 ausgebildet.The 9 to 11 show a further embodiment using the example of a cell block 5 with 36 designed as round cells single cells 2 , each with nine single cells 2 electrically interconnected with each other, so that four cell packs 9 each with nine electrically connected single cells 2 result. The four cell packs 9 are interconnected electrically in series. To form this electrical interconnection two underlying and mutually electrically insulated busbars S1 are required, which the bottom of the casting mold 3 form, whose coat, ie side panel 11 , preferably made of plastic. Between the two busbars S1 of the casting mold 3 is a crossbar 12 , preferably made of plastic, arranged to electrically isolate them from each other. This crossbar 12 is in the example shown in the side panel 11 educated.
Nach dem Verschweißen der untenliegenden Polkontakte P+, P– der Einzelzellen 2 und dem Verguss erfolgt auch hier das Aufschweißen der oben liegenden Stromschienen S2. Zur Ausbildung der elektrischen Verschaltung sind in diesem Beispiel drei obenliegende Stromschienen S2 erforderlich, wobei die beiden am Rand befindlichen Stromschienen S2 die Parallelschaltung innerhalb der beiden äußeren Zellpacks 9 vornehmen und zweckmäßigerweise jeweils einen vorstehenden Anschlusskontakt 10 zur Zu- und Ableitung von Strom in den Zellblock 5 bzw. aus dem Zellblock 5 aufweisen. Zwischen diesen beiden äußeren Stromschienen S2 ist eine breitere Stromschiene S2 angeordnet, welche die doppelte Breite einer jeweiligen äußeren Stromschiene S2 aufweist. Diese mittlere Stromschiene S2 dient der elektrischen Parallelschaltung innerhalb der beiden mittleren Zellpacks 9 und der elektrischen Reihenschaltung der Zellpacks 9 der Batterie 1.After welding the underlying pole contacts P +, P- of the individual cells 2 and the potting takes place here, the welding of the overhead busbars S2. To form the electrical interconnection, three overhead busbars S2 are required in this example, with the two busbars S2 located at the edge of the parallel connection within the two outer cell packs 9 make and expediently each a protruding terminal contact 10 for the supply and discharge of electricity in the cell block 5 or from the cell block 5 exhibit. Between these two outer busbars S2, a wider busbar S2 is arranged, which has twice the width of a respective outer busbar S2. This middle busbar S2 is used for electrical parallel connection within the two middle cell packs 9 and the electrical series connection of the cell packs 9 the battery 1 ,
Um die genannte elektrische Verschaltung der Einzelzellen 2 zu realisieren, sind von den mehreren mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktierten Einzelzellen 2 einige Einzelzellen 2, nämlich die Einzelzellen 2 jeweils eines der beiden mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktierten Zellpacks 9, derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Pluspolkontakt P+ der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist, und die anderen mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktierten Einzelzellen 2, nämlich die Einzelzellen 2 des jeweils anderen mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktierten Zellpacks 9, sind derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Minuspolkontakt P– der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist. Im dargestellten Beispiel sind somit die Einzelzellen 2 des von links gesehen ersten und dritten Zellpacks 9 derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Minuspolkontakt P– der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist, und die Einzelzellen 2 des von links gesehen zweiten und vierten Zellpacks 9 sind derart in der Vergussform 3 angeordnet, dass der Pluspolkontakt P+ der jeweiligen Einzelzelle 2 mit der jeweiligen Stromschiene S1 der Vergussform 3 elektrisch kontaktiert ist.To the said electrical interconnection of the individual cells 2 to realize, are of the several with the respective busbar S1 of the mold 3 electrically contacted single cells 2 some single cells 2 namely the single cells 2 in each case one of the two with the respective busbar S1 the casting mold 3 electrically contacted cell packs 9 , so in the casting mold 3 arranged that the positive pole contact P + of the respective single cell 2 with the respective busbar S1 of the casting mold 3 is electrically contacted, and the others with the respective busbar S1 of the mold 3 electrically contacted single cells 2 namely the single cells 2 the other with the respective busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted cell packs 9 , are so in the casting mold 3 arranged that the negative pole contact P- of the respective single cell 2 with the respective busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted. In the example shown, therefore, the individual cells 2 of the first and third cell pack seen from the left 9 such in the casting mold 3 arranged that the negative pole contact P- of the respective single cell 2 with the respective busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted, and the individual cells 2 of the second and fourth cell pack seen from the left 9 are so in the casting mold 3 arranged that the positive pole contact P + of the respective single cell 2 with the respective busbar S1 of the casting mold 3 electrically contacted.
Optional weisen auch hier, wie in 9 gezeigt, die Stromschienen S1 der Vergussform 3 Wärmeleitelemente 7 in Form von Wärmeleitstäben auf, welche sich in vor dem Verfüllen mit Vergussmasse 4 vorhandene Leerräume zwischen den Einzelzellen 2 erstrecken und die Wärmeleitung zwischen den Einzelzellen 2 und der hier nicht dargestellten Temperierplatte 6 verbessern.Optionally also here, as in 9 shown, the busbars S1 of the casting mold 3 heat-conducting elements 7 in the form of Wärmeleitstäben, which is in before filling with potting compound 4 existing voids between the individual cells 2 extend and the heat conduction between the individual cells 2 and the temperature control plate, not shown here 6 improve.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Batteriebattery
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22
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Einzelzellesingle cell
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33
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Vergussformcasting mold
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44
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Vergussmassepotting compound
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55
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Zellblockcell block
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66
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Temperierplattetempering
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77
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Wärmeleitelementthermally conductive element
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88th
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WärmeleitfolieHeat conducting
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99
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Zellpackcell Pack
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1010
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Anschlusskontaktconnection contact
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1111
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Seitenteilside panel
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1212
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Querstegcrosspiece
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P–P-
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MinuspolkontaktMinuspolkontakt
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P+P +
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Pluspolkontaktplus pole
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S1, S2S1, S2
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Stromschieneconductor rail
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102007010751 A1 [0002] DE 102007010751 A1 [0002]
