DE102015210036A1 - Comb structure for electrically conductive connection - Google Patents

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Peter Kohn
Robert Hafenbrak
Daniel Bernd Greiner
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Abstract

Kammstruktur zum elektrisch leitenden Verbinden elektrischer Energiespeicher, wobei die Kammstruktur ein erstes Kammittel mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Zinken und ein zweites Kammittel mit mindestens einem elektrisch leitenden Zinken umfasst, wobei die Zinken des ersten Kammittels und/oder die Zinken des zweiten Kammittels derart geformt sind, dass diese kraftschlüssig und/oder mittels eines Verbindungselements formschlüssig verbindbar sind.A comb structure for electrically conducting electrical energy storage, the comb structure comprising a first comb means with a plurality of electrically conductive prongs and a second comb means with at least one electrically conductive prongs, wherein the prongs of the first combing means and / or the prongs of the second combing means are shaped in that they can be positively connected and / or positively connected by means of a connecting element.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kammstruktur zum elektrisch leitenden Verbinden elektrischer Energiespeicher.The invention is based on a comb structure for electrically conductive connection of electrical energy storage.

Stand der TechnikState of the art

In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (EV) werden als Energiequellen Traktions-Akkumulatoren als Batteriesysteme eingesetzt. Hierin werden auf Lithium-Chemie basierende Batteriezellen eingesetzt, vorwiegend Lithium-Ionen-Batteriezellen, da diese die größte bisher verfügbare Energiedichte bei geringem Gewicht aufweisen. Diese Lithium-Ionen-Batteriezellen müssen für eine optimale Leistung in einem Arbeitstemperaturbereich zwischen 5°C und 40°C betrieben und vor externer Überhitzung geschützt werden. In electrically driven vehicles (EV) are used as energy sources traction batteries as battery systems. Herein lithium-based battery cells are used, mainly lithium-ion battery cells, since they have the largest available energy density with low weight. These lithium-ion battery cells must be operated for optimal performance in a working temperature range between 5 ° C and 40 ° C and protected against external overheating.

An derartige Batteriesysteme werden sehr hohe Anforderungen bezüglich nutzbarem Energieinhalt, Lade- und Entlade-Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit und Lebensdauer gestellt. Da die kalendarische Alterung von Lithium-Ionen-Batteriezellen beispielsweise bei Temperaturen über 40°C signifikant zunimmt, müssen zur Erreichung eines Lebensdauerziels von 15 Jahren der Arbeitstemperaturbereich mit einem Thermomanagementsystem aktiv in einem Temperaturbereich zwischen 5°C und 40°C und zur Erreichung einer ähnlichen Alterung der Lithium-Ionen-Batteriezellen des Batteriesystems auf möglichst gleicher Temperatur gehalten werden.At such battery systems very high demands are made in terms of usable energy content, charging and discharging efficiency, reliability and life. Since the calendar aging of lithium-ion battery cells increases significantly, for example, at temperatures above 40 ° C, to reach a lifetime goal of 15 years, the working temperature range must be active with a thermal management system in a temperature range between 5 ° C and 40 ° C and to achieve a similar Aging of the lithium-ion battery cells of the battery system are kept at the same temperature.

Die elektrische Leistung von Lithium-Ionen Batteriezellen nimmt bei tiefen Temperaturen kleiner 0°C signifikant ab. Außerdem altern Lithium-Ionen-Batteriezellen, die bei tiefen Temperaturen mit hohen Ladeströmen beaufschlagt werden, wesentlich schneller als in dem Temperaturbereich zwischen 5°C und 40°C betriebene Lithium-Ionen-Batteriezellen. Deshalb ist es von Vorteil, Lithium-Ionen-Batteriezellen bei Temperaturen kleiner 0°C mit dem Thermomanagementsystem aktiv zu erwärmen.The electrical power of lithium-ion battery cells decreases significantly at low temperatures below 0 ° C. In addition, lithium-ion battery cells, which are subjected to high charging currents at low temperatures, age much faster than in the temperature range between 5 ° C and 40 ° C operated lithium-ion battery cells. Therefore, it is advantageous to actively heat lithium-ion battery cells at temperatures below 0 ° C with the thermal management system.

Ein störungsfreier Betrieb der Batteriesysteme erfordert die sichere und zuverlässige Funktion der Lithium-Ionen-Batteriezellen, von Batteriemodulen und eines Batteriepacks, die durch kontinuierliche Erfassung von Strömen, Spannungen, Temperaturen, Isolationswiderständen, Druck und anderen Größen sichergestellt wird. Mittels dieser erfassten Messwerte lassen sich Batteriemanagement- und Betriebsfunktionen realisieren, die den störungsfreien Betrieb von Lithium-Ionen-Batteriezellen gewährleisten und die die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Batteriesystems optimieren und steigern. A trouble-free operation of the battery systems requires the safe and reliable operation of the lithium-ion battery cells, battery modules and a battery pack, which is ensured by continuous detection of currents, voltages, temperatures, insulation resistance, pressure and other sizes. These measured values can be used to realize battery management and operating functions that ensure the trouble-free operation of lithium-ion battery cells and that optimize and increase the service life, reliability and safety of the battery system.

Für ein derartiges Batteriesystem wird eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen mittels Zellverbindern elektrisch leitend zu Batteriemodulen verbunden. Diese Batteriemodule werden mittels Modulverbindern elektrisch leitend zu einem Batteriepack verbunden.For such a battery system, a plurality of lithium-ion battery cells are electrically connected to battery modules by means of cell connectors. These battery modules are electrically connected by means of module connectors to form a battery pack.

Eine an den Modulverbindern auftretende mechanische Belastung ist höher als die der kürzeren Zellverbinder. Ein Anzugsmoment von geschraubten Verbindungen zwischen Modulverbindern und Batteriezellen ist durch die Batteriezellen begrenzt. Dadurch kann sich die geschraubte Verbindung während eines Betriebs lösen und bewegen. Hierdurch wird der Übergangswiderstand zwischen den Modulverbindern und/oder zwischen den Modulverbindern und den Batteriezellen erhöht, wodurch die Temperatur bei einem Stromfluss erhöht wird und zu Beschädigungen der Verbindungen, der Modulverbinder und/oder der Batteriezellen führt.A mechanical load occurring at the module connectors is higher than that of the shorter cell connectors. A tightening torque of bolted connections between module connectors and battery cells is limited by the battery cells. This allows the threaded connection to loosen and move during operation. As a result, the contact resistance between the module connectors and / or between the module connectors and the battery cells is increased, whereby the temperature is increased during a current flow and leads to damage to the connections, the module connector and / or the battery cells.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass Modulverbinder senkrecht auf ein Zellterminal angebracht werden, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung mit einem auf das Zellterminal aufgeschweißten Gewindebolzen.A disadvantage of the known state of the art is that module connectors are mounted vertically on a cell terminal, for example by means of a screw connection with a threaded bolt welded onto the cell terminal.

Hierbei werden eine Tangentialkraft und ein Drehmoment in einer Längsachse des Zellterminals und auf das Zellterminal ausgeübt. Dabei entsteht auch eine Kraft auf die Jelly-Rolls in der Batteriezelle und eine mechanische Belastung ihrer elektrischen Anbindung an die Zellterminals, was eine irreversible Unterbrechung der elektrischen Anbindung zur Folge haben kann.In this case, a tangential force and a torque are exerted in a longitudinal axis of the cell terminal and on the cell terminal. This also creates a force on the jelly rolls in the battery cell and a mechanical load on their electrical connection to the cell terminals, which can have an irreversible interruption of the electrical connection result.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mittels einer Kammstruktur umfassend ein erstes Kammittel mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Zinken und ein zweites Kammittel mit mindestens einem elektrisch leitenden Zinken elektrische Energiespeicher leitend verbunden werden, wobei die Zinken des ersten Kammittels und/oder die Zinken des zweiten Kammittels derart geformt sind, dass diese kraftschlüssig und/oder mittels eines Verbindungselements formschlüssig verbindbar sind.The inventive method with the characterizing features of independent claim 1 has the advantage over that by means of a comb structure comprising a first comb means with a plurality of electrically conductive prongs and a second comb means with at least one electrically conductive prongs electrical energy storage are conductively connected, said Tines of the first combing agent and / or the prongs of the second combing agent are shaped such that they are positively connected and / or positively connected by means of a connecting element.

Vorteilhafterweise wird bei der kraftschlüssigen Verbindung und/oder der formschlüssigen Verbindung mittels des Verbindungselements zwischen dem ersten Kammittel und dem zweiten Kammittel ein Drehmoment nur in Längsrichtung der Kammstruktur ausgeübt.Advantageously, a torque is exerted only in the longitudinal direction of the comb structure in the non-positive connection and / or the positive connection by means of the connecting element between the first comb means and the second comb means.

Dadurch wird vorteilhafterweise bei einer Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung und/oder der formschlüssigen Verbindung eine feste mechanische Anbindung an beispielsweise ein Zellterminal eines elektrischen Energiespeichers erreicht, da ein Anzugsmoment des Verbindungselements nicht auf eine Zellkonstruktion des elektrischen Energiespeichers begrenzt ist, da kein oder zumindest nur ein minimales Drehmoment und eine minimale Kraft auf das Zellterminal einwirkt. As a result, a firm mechanical connection to, for example, a cell terminal of an electrical energy store is advantageously achieved in a production of non-positive connection and / or the positive connection, since a tightening torque of the connecting element is not limited to a cell structure of the electrical energy storage, since no or at least only a minimal Torque and a minimum force acts on the cell terminal.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Vorteilhafterweise sind die Zinken des ersten Kammmittels und die Zinken des zweiten Kammmittels regelmäßig ausgeformt, wodurch ein niedriger Übergangswiderstand zwischen den Zinken erreicht wird. Fließen hohe Ströme durch die Zinken des ersten Kammmittels und des zweiten Kammmittels, erwärmen sich diese, wodurch eine temperaturbedingte Ausdehnung der Zinken verursacht wird, wodurch ein Kontaktdruck zwischen den Zinken zunimmt und vorteilhaftweise durch die regelmäßig ausgeformten Zinken eine weitere Reduzierung des Übergangswiderstands erreicht wird. Advantageously, the prongs of the first comb means and the prongs of the second comb means are regularly formed, whereby a low contact resistance between the prongs is achieved. If high currents flow through the tines of the first comb means and the second comb means, they heat up, which causes a temperature-induced expansion of the tines, whereby a contact pressure between the tines increases and advantageously by the regularly shaped tines a further reduction of the contact resistance is achieved.

Zumindest ein Zinken des ersten Kammmittels und der mindestens eine Zinken des zweiten Kammmittels weisen eine Aussparung zur Aufnahme des Verbindungselements auf, mittels der das erste Kammmittel und das zweite Kammmittel formschlüssig miteinander verbindbar sind. Das Verbindungselement ist vorteilhafterweise eine Gewindeschraube, ein Bolzen und/oder eine Feder. Die Gewindeschraube wird beispielsweise durch die Aussparung des mindestens einen Zinkens des ersten Kammmittels und durch die Aussparung des mindestens einen Zinkens des zweiten Kammmittels geführt und mit einer Gegenmutter gegen ein Lösen gesichert. At least one tine of the first comb means and the at least one tine of the second comb means have a recess for receiving the connecting element, by means of which the first comb means and the second comb means are positively connected to one another. The connecting element is advantageously a threaded screw, a bolt and / or a spring. The threaded screw is guided for example through the recess of the at least one tine of the first comb means and through the recess of the at least one tine of the second comb means and secured with a locknut against loosening.

Zumindest eine Achse eines Kammkörpers des ersten Kammmittels und eine Achse eines Kammkörpers des zweiten Kammmittels sind im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet, wodurch in einer vorteilhaften Ausführungsform der Kammkörper des ersten Kammmittels und der Kammkörper des zweiten Kammmittels senkrecht zueinander angeordnet sind. Weisen die Zinken des ersten Kammmittels und die Zinken des zweiten Kammmittels eine rechteckige Form auf, ist bei dieser Anordnung eine maximale Kontaktfläche zwischen den Zinken vorhanden. Weiter vorteilhaft wird in der Ausführungsform eine geringe Bauhöhe der Kammstruktur erreicht. At least one axis of a comb body of the first comb means and an axis of a comb body of the second comb means are arranged substantially perpendicular to each other, which are arranged in an advantageous embodiment of the comb body of the first comb means and the comb body of the second comb means perpendicular to each other. If the tines of the first comb means and the tines of the second comb means have a rectangular shape, a maximum contact area between the tines is present in this arrangement. Further advantageously, a low overall height of the comb structure is achieved in the embodiment.

Die Kontaktierungsfläche der Zinken des ersten Kammmittels und der Zinken des zweiten Kammmittels sind derart gewählt, dass ein Übergangswiderstand innerhalb der kraftschlüssigen Verbindung und/oder formschlüssigen Verbindung minimal ist. Beispielsweise ist die Kontaktierungsfläche derart gewählt, dass ein maximaler Stromfluss durch den elektrischen Energiespeicher durch die Kontaktierungsfläche ohne eine übermäßige Erwärmung derselben gewährleistet ist.The contacting surface of the prongs of the first comb means and the prongs of the second comb means are selected such that a contact resistance within the non-positive connection and / or positive connection is minimal. For example, the contacting surface is selected such that a maximum current flow through the electrical energy storage is guaranteed by the contacting without excessive heating of the same.

Das erste Kammmittel und/oder das zweite Kammmittel ist beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, Messing und/oder einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Polymer. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Kombination verwendet. Vorteilhafterweise wird durch Aluminium und/oder dem elektrisch leitfähigen Polymer eine Gewichtsreduzierung der Kammstruktur erreicht.The first combing means and / or the second combing means is for example made of aluminum, copper, brass and / or an electrically conductive material, for example a polymer. In an advantageous embodiment, a combination is used. Advantageously, a weight reduction of the comb structure is achieved by aluminum and / or the electrically conductive polymer.

Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Kammstruktur in einem elektrischen Energiespeicher zum elektrisch leitenden Verbinden von mindestens zwei Batteriezellen und/oder zwei Batteriemodulen des elektrischen Energiespeichers verwendet. Die Batteriezellen sind beispielsweise Lithium-Ionen-, Lithium-Luft-, Lithium-Schwefel-Batteriezellen. Advantageously, the comb structure according to the invention is used in an electrical energy store for the electrically conductive connection of at least two battery cells and / or two battery modules of the electrical energy store. The battery cells are, for example, lithium-ion, lithium-air, lithium-sulfur battery cells.

Zum elektrisch leitenden Verbinden der mindestens zwei Batteriezellen und/oder der mindestens zwei Batteriemodulen ist eine erste Kammstruktur und eine zweite Kammstruktur beispielsweise mittels eines Modulverbinderkabels miteinander elektrisch leitend verbunden. For electrically conductively connecting the at least two battery cells and / or the at least two battery modules, a first comb structure and a second comb structure are electrically conductively connected to one another, for example by means of a module connector cable.

Ein erstes Kammmittel in der ersten Kammstruktur ist mit einer ersten Batteriezelle elektrisch leitend verbunden, beispielsweise durch Verschweißen. A first combing means in the first comb structure is electrically conductively connected to a first battery cell, for example by welding.

Mindestens ein Kammmittel der zweiten Kammstruktur ist mit einer zweiten Batteriezelle elektrisch leitend verbunden, beispielsweise durch Verschweißen. At least one comb means of the second comb structure is electrically conductively connected to a second battery cell, for example by welding.

Das erste Kammmittel und das zweite Kammmittel der ersten Kammstruktur sind miteinander kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend verbunden. The first combing means and the second combing means of the first comb structure are connected to one another in a force-locking and / or positive-locking manner in an electrically conductive manner.

Das erste Kammmittel und das zweite Kammmittel der zweiten Kammstruktur sind kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander elektrisch leitend verbunden. The first comb means and the second comb means of the second comb structure are non-positively and / or positively connected with each other in an electrically conductive manner.

Vorteilhafterweise ist das erste Kammmittel und/oder das zweite Kammmittel längs einer Kontaktierungsfläche des elektrischen Energiespeichers zum elektrisch leitenden Verbinden angeordnet, wodurch ein geringer Bauraum beansprucht wird.Advantageously, the first comb means and / or the second comb means along a contact surface of the electrical energy storage device for electrically conductive connection is arranged, whereby a small space is claimed.

Vorteilhafterweise wird der elektrische Energiespeicher mit der erfindungsgemäßen Kammstruktur in einem Fahrzeug verwendet, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug, einem Plug-In-Hybriden, einem Motorrad und/oder einem E-Bike. Die erfindungsgemäße Kammstruktur weist neben einer festen mechanischen Anbindung auch einen geringen elektrischen Widerstand, eine geringe Bauraumbeanspruchung und ein geringes Gewicht auf.Advantageously, the electrical energy storage with the inventive Comb structure used in a vehicle, such as in an electric vehicle, a plug-in hybrids, a motorcycle and / or an e-bike. The comb structure according to the invention has not only a fixed mechanical connection but also a low electrical resistance, a low space requirement and a low weight.

Vorteilhafterweise wird mindestens eines der Kammmittel der erfindungsgemäßen Kammstruktur mittels eines Druckgussverfahrens, eines Spritzgussverfahrens, Abrasivstoffen und/oder eines 3D-Druckverfahrens hergestellt. Advantageously, at least one of the comb means of the comb structure according to the invention is produced by means of a die-casting method, an injection molding method, abrasives and / or a 3D printing method.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigt:It shows:

1 einen Modulverbinder gemäß dem Stand der Technik; und 1 a module connector according to the prior art; and

2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur; und 2 an embodiment of the comb structure according to the invention; and

3a eine Verwendung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur in Seitenansicht; und 3a a use of a first embodiment of the comb structure according to the invention in side view; and

3b eine Verwendung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur in Seitenansicht; und 3b a use of a second embodiment of the comb structure according to the invention in side view; and

4 eine Verwendung einer weiteren Ausführungsform in Draufsicht; und 4 a use of another embodiment in plan view; and

5 eine Verwendung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur in Draufsicht. 5 a use of another embodiment of the comb structure according to the invention in plan view.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Gegenstände.Like reference numerals denote like objects throughout the figures.

1 zeigt einen Modulverbinder 5 gemäß dem Stand der Technik zum elektrisch leitenden Verbinden einer ersten Batteriezelle 101 eines elektrischen Energiespeichers mit einer zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers. 1 shows a module connector 5 according to the prior art for electrically conductive connection of a first battery cell 101 an electrical energy storage device with a second battery cell 102 of the electrical energy storage.

Ein erstes Zellterminal 103 ist elektrisch leitend mit der ersten Batteriezelle 101 des elektrischen Energiespeichers verbunden, beispielsweise liegt an dem ersten Zellterminal 103 ein positives Potenzial der ersten Batteriezelle 101 des elektrischen Energiespeichers an. A first cell terminal 103 is electrically conductive with the first battery cell 101 connected to the electrical energy storage, for example, is located at the first cell terminal 103 a positive potential of the first battery cell 101 of the electrical energy storage.

Auf dem ersten Zellterminal 103 der ersten Batteriezelle 101 des elektrischen Energiespeichers ist eine Halterung 3 aufgeschweißt, welches mit dem Modulverbinder 5 mittels eines geschraubten Gewindebolzen 2 mechanisch und mit dem ersten Zellterminal 103 elektrisch leitend verbunden ist. At the first cell terminal 103 the first battery cell 101 the electric energy storage is a holder 3 welded, which with the module connector 5 by means of a screwed threaded bolt 2 mechanically and with the first cell terminal 103 is electrically connected.

Ein zweites Zellterminal 104 ist elektrisch leitend mit der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers verbunden, beispielsweise liegt an dem zweiten Zellterminal 104 ein negatives Potenzial der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers an. Auf dem zweiten Zellterminal 104 der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers ist eine Halterung 4 aufgeschweißt, welches mit dem Modulverbinder 5 mechanisch mittels eines geschraubten Gewindebolzen 7 und mit dem zweiten Zellterminal 104 elektrisch leitend verbunden ist.A second cell terminal 104 is electrically conductive with the second battery cell 102 connected to the electrical energy storage, for example, is located at the second cell terminal 104 a negative potential of the second battery cell 102 of the electrical energy storage. On the second cell terminal 104 the second battery cell 102 the electric energy storage is a holder 4 welded, which with the module connector 5 mechanically by means of a screwed threaded bolt 7 and with the second cell terminal 104 is electrically connected.

Die erste Batteriezelle 101 und die zweite Batteriezelle 102 sind mittels des Modulverbinders 5 elektrisch leitend verbunden, der mit der Halterung 3 und mit der Halterung 4 mittels Muttern 1, 6 und den Gewindebolzen 2 und 7 verschraubt ist.The first battery cell 101 and the second battery cell 102 are by means of the module connector 5 electrically connected to the holder 3 and with the holder 4 by nuts 1 . 6 and the threaded bolt 2 and 7 is screwed.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Kammstruktur 500 mit einem ersten Kammmittel 501 und einem zweiten Kammmittel 502. Das erste Kammmittel umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen ersten Zinken 511, einen zweiten Zinken 512, sowie einen dritten Zinken 513. Das zweite Kammmittel 502 umfasst einen ersten Zinken 521, einen zweiten Zinken 522, sowie einen dritten Zinken 523. Die Abmessungen der Zinken 511, 512, 513, 521, 522, 523 sind derart gewählt, dass das erste Kammmittel 501 und das zweite Kammmittel 502 kraftschlüssig miteinander verbindbar sind. 2 shows a perspective view of a comb structure according to the invention 500 with a first comb means 501 and a second comb means 502 , The first comb means comprises in the embodiment shown a first prong 511 , a second prong 512 , as well as a third prong 513 , The second comb means 502 includes a first prong 521 , a second prong 522 , as well as a third prong 523 , The dimensions of the tines 511 . 512 . 513 . 521 . 522 . 523 are chosen such that the first comb means 501 and the second comb means 502 non-positively connected to each other.

Jeder Zinken 511, 512, 513 des ersten Kammmittels 501 umfasst eine Aussparung, beispielsweise ein Bohrloch 541, wobei die Bohrlöcher 541 auf einer horizontalen Achse angeordnet sind. Every tine 511 . 512 . 513 of the first comb means 501 includes a recess, for example a borehole 541 where the drill holes 541 are arranged on a horizontal axis.

Die Zinken 521, 522, 523 des zweiten Kammmittels 502 umfassen jeweils eine Aussparung, beispielsweise ein Bohrloch 542, wobei die Bohrlöcher 542 auf einer horizontalen Achse angeordnet sind. The tines 521 . 522 . 523 of the second comb means 502 each comprise a recess, for example a borehole 542 where the drill holes 542 are arranged on a horizontal axis.

Wird nun das zweite Kammmittel 502 in das erste Kammmittel 501 in der Art eingeschoben, dass der erste Zinken 521 des zweiten Kammmittels 502 zwischen dem ersten Zinken 511 und dem zweiten Zinken 512 des ersten Kammmittels 501 angeordnet ist, wird das erste Kammittel 501 und das zweite Kammmittel 502 mittels der abwechselnd angeordneten Bohrlöcher 541 und 542 formschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschrauben mittels einer Schraube oder mittels eines Bolzen.Will now be the second comb means 502 in the first comb means 501 inserted in the way that the first tine 521 of the second comb means 502 between the first prong 511 and the second prong 512 of the first comb means 501 is arranged, becomes the first comb means 501 and the second comb means 502 by means of the alternating drilled holes 541 and 542 positively connected to each other, for example by screwing by means of a screw or by means of a bolt.

3a zeigt eine Verwendung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur 531a, 532b in Seitenansicht zum elektrisch leitenden Verbinden der ersten Batteriezelle 101 mit der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers. 3a shows a use of a first embodiment of the comb structure according to the invention 531a . 532b in side view for electrically conductive connection of the first battery cell 101 with the second battery cell 102 of the electrical energy storage.

Ein erstes Kammmittel einer ersten Kammstruktur 531a ist mit dem ersten Zellterminal 103 der ersten Batteriezelle 101 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise mittels einer Schweißstelle 106. A first comb means of a first comb structure 531a is with the first cell terminal 103 the first battery cell 101 electrically connected, for example by means of a weld 106 ,

Das erste Kammittel und ein zweites Kammittel der ersten Kammstruktur 531a sind derart ineinander geschoben, dass Zinken 111a des ersten Kammmittels abwechselnd zu Zinken 121a des zweiten Kammittel angeordnet sind und das erste Kammittel und das zweite Kammittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.The first comb means and a second comb means of the first comb structure 531a are so intertwined that prongs 111 of the first comb means alternately to tines 121 of the second comb means are arranged and the first combing means and the second combing means are non-positively connected to each other.

Die ersten Kammmittel und die zweiten Kammmittel sind mittels einer Gewindeschraube 171 und einer Mutter 113 formschlüssig miteinander verbunden.The first comb means and the second comb means are by means of a threaded screw 171 and a mother 113 positively connected with each other.

Ein erstes Kammmittel einer zweiten Kammstruktur 532a ist mit dem zweiten Zellterminal 104 der zweiten Batteriezelle 102 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise mittels einer Schweißstelle 107.A first comb means of a second comb structure 532a is with the second cell terminal 104 the second battery cell 102 electrically connected, for example by means of a weld 107 ,

Das erste Kammittel und ein zweites Kammittel der zweiten Kammstruktur 532a sind derart ineinander geschoben, dass die Zinken 211a des ersten Kammmittels abwechselnd zu Zinken 221a des zweiten Kammittel angeordnet sind und das erste Kammittel und das zweite Kammittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.The first comb means and a second comb means of the second comb structure 532a are so intertwined that the tines 211 of the first comb means alternately to tines 221a of the second comb means are arranged and the first combing means and the second combing means are non-positively connected to each other.

Die ersten Kammmittel und die zweiten Kammmittel sind mittels einer Gewindeschraube 271 und einer Mutter 213 formschlüssig miteinander verbunden.The first comb means and the second comb means are by means of a threaded screw 271 and a mother 213 positively connected with each other.

Die zweiten Kammittel der ersten Kammstruktur 531a und die zweiten Mitteln der zweiten Kammstruktur 532a sind mittels eines Modulverbinderkabels 105 elektrisch leitend verbunden.The second comb means of the first comb structure 531a and the second means of the second comb structure 532a are by means of a module connector cable 105 electrically connected.

In der gezeigten Ausführungsform weisen die ersten Kammmittel und die zweiten Kammmittel der ersten Kammstruktur 531a, sowie die ersten Kammittel und die zweiten Kammittel der zweiten Kammstruktur 532a geringere Abmessungen als das Zellterminal 103 der ersten Batteriezelle und des Zellterminals 104 der zweiten Batteriezelle des elektrischen Energiespeichers auf. Dadurch kann vorteilhafterweise Gewicht und/oder benötigter Bauraum eingespart werden. In the embodiment shown, the first comb means and the second comb means of the first comb structure 531a , as well as the first comb means and the second comb means of the second comb structure 532a smaller dimensions than the cell terminal 103 the first battery cell and the cell terminal 104 the second battery cell of the electrical energy storage. This can advantageously be saved weight and / or space required.

3b zeigt eine Verwendung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur in Seitenansicht zum elektrisch leitenden Verbinden der ersten Batteriezelle 101 mit der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers. 3b shows a use of a second embodiment of the comb structure according to the invention in side view for electrically conductive connection of the first battery cell 101 with the second battery cell 102 of the electrical energy storage.

Die erste Kammstruktur 531b umfasst erste Kammittel und zweite Kammittel welche kraftschlüssig miteinander verbunden sind und zusätzlich über ein Schraubloch 117 formschlüssig verbindbar sind. The first comb structure 531b comprises first comb means and second comb means which are non-positively connected to each other and additionally via a screw hole 117 are positively connected.

Das erste Kammittel und das zweite Kammittel der ersten Kammstruktur 531a sind derart ineinander geschoben, dass Zinken 111b des ersten Kammmittels abwechselnd zu Zinken 121b des zweiten Kammittel angeordnet sind und das erste Kammittel und das zweite Kammittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.The first comb means and the second comb means of the first comb structure 531a are so intertwined that prongs 111b of the first comb means alternately to tines 121b of the second comb means are arranged and the first combing means and the second combing means are non-positively connected to each other.

Die zweite Kammstruktur 532b umfasst erste Kammittel und zweite Kammittel die kraftschlüssig miteinander verbunden sind und über ein Schraubloch 227 formschlüssig miteinander verbindbar sind. The second comb structure 532b comprises first comb means and second comb means which are non-positively connected to each other and a screw hole 227 are positively connected with each other.

Das erste Kammittel und das zweites Kammittel der zweiten Kammstruktur 532a sind derart ineinander geschoben, dass die Zinken 211b des ersten Kammmittels abwechselnd zu Zinken 221b des zweiten Kammittel angeordnet sind und das erste Kammittel und das zweite Kammittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.The first comb means and the second comb means of the second comb structure 532a are so intertwined that the tines 211b of the first comb means alternately to tines 221b of the second comb means are arranged and the first combing means and the second combing means are non-positively connected to each other.

Die zweiten Kammittel der ersten Kammstruktur 531b und die zweiten Kammittel der zweiten Kammstruktur 532b sind mittels des Modulverbinderkabels 105 elektrisch leitend verbunden. The second comb means of the first comb structure 531b and the second combing means of the second comb structure 532b are by means of the module connector cable 105 electrically connected.

Die Kontaktflächen zwischen den Zellterminals 103, 104, sowie den erfindungsgemäßen ersten Kammstruktur 531b und zweiten Kammstruktur 532b entstehen besonders große Kontaktflächen, die vorteilhafterweise einen niedrigen Übergangswiderstand aufweisen. The contact surfaces between the cell terminals 103 . 104 , as well as the first comb structure according to the invention 531b and second comb structure 532b arise particularly large contact surfaces, which advantageously have a low contact resistance.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform in Draufsicht. Die erste Batteriezelle 101 umfasst das Zellterminal 103 und die zweite Batteriezelle 102 umfasst das Zellterminal 104. 4 shows a further embodiment in plan view. The first battery cell 101 includes the cell terminal 103 and the second battery cell 102 includes the cell terminal 104 ,

Ein erstes Kammmittel 11 einer ersten Kammstruktur 531 umfasst in der gezeigten Ausführungsform drei Zinken 111, 112, 113. Ein zweites Kammmittel 12 der ersten Kammstruktur 531 umfasst die Zinken 121, 122, 123. A first comb means 11 a first comb structure 531 includes three prongs in the illustrated embodiment 111 . 112 . 113 , A second comb means 12 the first comb structure 531 includes the tines 121 . 122 . 123 ,

Das erste Kammittel 11 und das zweite Kammittel 12 sind kraftschlüssig miteinander verbunden. The first comb agent 11 and the second comb agent 12 are positively connected with each other.

Mittels einer Gewindeschraube 171, sowie einer Gegenmutter 172 sind das erste Kammittel 11 und das zweite Kammittel 12 der ersten Kammstruktur 531 formschlüssig miteinander verbunden. By means of a threaded screw 171 , as well as a nut 172 are the first comb agent 11 and the second comb agent 12 the first comb structure 531 positively connected with each other.

Eine zweite Kammstruktur 532 umfasst ein erstes Kammittel 21 und ein zweites Kammittel 22, wobei das erste Kammmittel 21 drei Zinken 211, 212, 213 umfasst. Das zweite Kammittel 22 umfasst drei Zinken 221, 222, 223. A second comb structure 532 includes a first combing agent 21 and a second combing agent 22 , wherein the first comb means 21 three prongs 211 . 212 . 213 includes. The second comb agent 22 includes three prongs 221 . 222 . 223 ,

Das erste Kammmittel 21 und das zweite Kammmittel 22 sind kraftschlüssig miteinander verbunden. The first comb means 21 and the second comb means 22 are positively connected with each other.

Mittels einer Gewindeschraube 271 sowie einer Gegenmutter 272 sind das erste Kammmittel 21 und das zweite Kammmittel 22 der zweiten Kammstruktur 532 formschlüssig miteinander verbunden.By means of a threaded screw 271 as well as a nut 272 are the first comb means 21 and the second comb means 22 the second comb structure 532 positively connected with each other.

Das zweite Kammmittel 12 der ersten Kammstruktur 531 ist mittels eines elektrisch leitenden Kabels 205 mit dem zweiten Kammittel 22 der zweiten Kammstruktur 532 elektrisch leitend verbunden. The second comb means 12 the first comb structure 531 is by means of an electrically conductive cable 205 with the second comb agent 22 the second comb structure 532 electrically connected.

5 zeigt eine Verwendung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kammstruktur in Draufsicht zum elektrisch leitenden Verbinden der ersten Batteriezelle 101 mit der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers. 5 shows a use of another embodiment of the comb structure according to the invention in plan view for electrically conductive connection of the first battery cell 101 with the second battery cell 102 of the electrical energy storage.

Die erste erfindungsgemäße Kammstruktur umfasst das erste Kammmittel 11 mit fünf Zinken 111 bis 115 und das zweite Kammmittel 12 mit fünf Zinken 121 bis 125. The first comb structure according to the invention comprises the first comb means 11 with five prongs 111 to 115 and the second comb means 12 with five prongs 121 to 125 ,

In der gezeigten Verwendung ragt die erste Kammstruktur über eine Seitenbegrenzung der ersten Batteriezelle 101 des elektrischen Energiespeichers hinaus. Hierdurch werden vorteilhafterweise zumindest drei Zinken 111, 121, 122 durch eine zur ersten Batteriezelle 101 vertikal angeordnete Konvektionskühlung 141, 142 gekühlt. In the use shown, the first comb structure projects beyond a side boundary of the first battery cell 101 the electrical energy store out. As a result, advantageously at least three prongs 111 . 121 . 122 through to the first battery cell 101 vertically arranged convection cooling 141 . 142 cooled.

Die zweite erfindungsgemäße Kammstruktur umfasst das erste Kammmittel 21 mit fünf Zinken 211 bis 215 und das zweite Kammmittel 22 mit fünf Zinken 221 bis 225. The second comb structure according to the invention comprises the first comb means 21 with five prongs 211 to 215 and the second comb means 22 with five prongs 221 to 225 ,

In der gezeigten Verwendung ragt die zweite Kammstruktur über eine Seitenbegrenzung der zweiten Batteriezelle 102 des elektrischen Energiespeichers hinaus. Hierdurch werden vorteilhafterweise zumindest drei Zinken 211, 221, 222 durch eine zur zweiten Batteriezelle 102 vertikal angeordnete Konvektionskühlung 143, 144 gekühlt. In the use shown, the second comb structure projects beyond a side boundary of the second battery cell 102 the electrical energy store out. As a result, advantageously at least three prongs 211 . 221 . 222 through to the second battery cell 102 vertically arranged convection cooling 143 . 144 cooled.

Durch die vertikalen Konvektionskühlungen 141, 142, 143, 144 werden vorteilhafterweise die Kammstrukturen gekühlt, wodurch auch bei hohen Strömen eine Betriebssicherheit durch Einhaltung von Temperaturobergrenzen gewährleistet ist.By the vertical convection cooling 141 . 142 . 143 . 144 Advantageously, the comb structures are cooled, whereby a reliability is ensured by maintaining upper temperature limits even at high currents.

Claims (10)

Kammstruktur (500, 531, 532) zum elektrisch leitenden Verbinden elektrischer Energiespeicher (101, 102), dadurch gekennzeichnet, dass die Kammstruktur (500, 531, 532) ein erstes Kammittel (501, 11) mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Zinken (511, 512, 513, 111, 112, 113, 211, 212, 213) und ein zweites Kammittel (502, 12) mit mindestens einem elektrisch leitenden Zinken (521, 522, 523, 121, 122, 123, 221, 222, 223) umfasst, wobei die Zinken (511, 512, 513, 111, 112, 211, 212, 213) des ersten Kammittels (501, 11) und/oder die Zinken (521, 522, 523, 121, 122, 123, 221, 222, 223) des zweiten Kammittels (502, 12) derart geformt sind, dass diese kraftschlüssig und/oder mittels eines Verbindungselements formschlüssig verbindbar sind.Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) for electrically conductive connection of electrical energy storage ( 101 . 102 ), characterized in that the comb structure ( 500 . 531 . 532 ) a first comb means ( 501 . 11 ) with a plurality of electrically conductive prongs ( 511 . 512 . 513 . 111 . 112 . 113 . 211 . 212 . 213 ) and a second comb agent ( 502 . 12 ) with at least one electrically conductive tine ( 521 . 522 . 523 . 121 . 122 . 123 . 221 . 222 . 223 ), the tines ( 511 . 512 . 513 . 111 . 112 . 211 . 212 . 213 ) of the first comb ( 501 . 11 ) and / or the tines ( 521 . 522 . 523 . 121 . 122 . 123 . 221 . 222 . 223 ) of the second comb ( 502 . 12 ) are shaped such that they are non-positively connected and / or positively connected by means of a connecting element. Kammstruktur (500, 531, 532) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinken (511, 512, 513, 111, 112, 211, 212, 213) des ersten Kammittels (501, 11) und die Zinken (521, 522, 523, 121, 122, 123, 221, 222, 223) des zweiten Kammittels (502, 12) regelmäßig ausgeformt sind.Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to claim 1, characterized in that the tines ( 511 . 512 . 513 . 111 . 112 . 211 . 212 . 213 ) of the first comb ( 501 . 11 ) and the tines ( 521 . 522 . 523 . 121 . 122 . 123 . 221 . 222 . 223 ) of the second comb ( 502 . 12 ) are regularly formed. Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zinken (511, 512, 513, 111, 112, 211, 212, 213) des ersten Kammittels (501, 11) und der mindestens eine Zinken (521, 522, 523, 121, 122, 123, 221, 222, 223) des zweiten Kammittels (502, 12) eine Aussparung (541, 542, 117, 227) zur Aufnahme des Verbindungselements (171, 271) aufweisen. Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one tine ( 511 . 512 . 513 . 111 . 112 . 211 . 212 . 213 ) of the first comb ( 501 . 11 ) and the at least one tine ( 521 . 522 . 523 . 121 . 122 . 123 . 221 . 222 . 223 ) of the second comb ( 502 . 12 ) a recess ( 541 . 542 . 117 . 227 ) for receiving the connecting element ( 171 . 271 ) exhibit. Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Achse eines Kammkörpers (524) des ersten Kammittels (501, 11) und eine Achse eines Kammkörpers (514) des zweiten Kammittels (502, 12) im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one axis of a comb body ( 524 ) of the first comb ( 501 . 11 ) and an axis of a comb body ( 514 ) of the second comb ( 502 . 12 ) are arranged substantially perpendicular to each other. Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktierungsfläche der Zinken (511, 512, 513, 111, 112, 211, 212, 213) des ersten Kammittels (501, 11) und der Zinken (521, 522, 523, 121, 122, 123, 221, 222, 223) des zweiten Kammittels (502, 12) derart gewählt ist, dass ein Übergangswiderstand innerhalb der kraftschlüssigen Verbindung und/oder formschlüssigen Verbindung minimal ist.Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a contacting surface of the tines ( 511 . 512 . 513 . 111 . 112 . 211 . 212 . 213 ) of the first comb ( 501 . 11 ) and the tines ( 521 . 522 . 523 . 121 . 122 . 123 . 221 . 222 . 223 ) of the second comb ( 502 . 12 ) is selected such that a contact resistance within the non-positive connection and / or positive connection is minimal. Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kammittel (501, 11) und/oder das zweite Kammittel (502, 12) aus Aluminium, Kupfer, Messing und/oder einem elektrisch leitfähigen Material ist.Comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first comb means ( 501 . 11 ) and / or the second comb agent ( 502 . 12 ) made of aluminum, copper, Brass and / or an electrically conductive material. Verwendung der Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem elektrischen Energiespeicher zum elektrisch leitenden Verbinden von mindestens zwei Batteriezellen (101, 102) des elektrischen Energiespeichers.Use of the comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of claims 1 to 6 in an electrical energy store for the electrically conductive connection of at least two battery cells ( 101 . 102 ) of the electrical energy storage. Verwendung der Kammstruktur (500, 531, 532) nach Anspruch 6, wobei das erste Kammittel (501, 11) und/oder das zweite Kammittel (502, 12) längs einer Kontaktierungsfläche (103, 104) des elektrischen Energiespeichers zum elektrisch leitenden Verbinden angeordnet sind.Use of the comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to claim 6, wherein the first comb means ( 501 . 11 ) and / or the second comb agent ( 502 . 12 ) along a contacting surface ( 103 . 104 ) of the electrical energy storage are arranged for electrically conductive connection. Verwendung des elektrischen Energiespeichers mit der Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 in einem Fahrzeug.Use of the electrical energy store with the comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of claims 6 to 8 in a vehicle. Verfahren zur Herstellung einer Kammstruktur (500, 531, 532) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kammittel (501, 11, 502, 12) mittels eines Druckgußverfahrens, eines Spritzgußverfahrens, Abrasivstoffen und/oder eines 3D-Druckverfahrens hergestellt wird.Method for producing a comb structure ( 500 . 531 . 532 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the comb means ( 501 . 11 . 502 . 12 ) is produced by means of a die casting process, an injection molding process, abrasives and / or a 3D printing process.
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