DE102015210631A1 - Batteriezelle und Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen sowie Batteriepack, Batteriemodul, Batterie und Fahrzeug - Google Patents

Batteriezelle und Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen sowie Batteriepack, Batteriemodul, Batterie und Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (10; 101, 102; 101a, ... 102l), gekennzeichnet durch: einen ersten elektrischen Anschluss (14; 141, 142; 141a, ... 142l), der auf einer Fläche der Batteriezelle (10; 101, 102; 101a, ... 102l) entlang einer Mittellinie der Fläche ausgebildet ist, und einen zweiten elektrischen Anschluss (18; 181, 182; 181a, ... 182l), der auf der Fläche der Batteriezelle (10; 101, 102; 101a, ... 102l) bezüglich des ersten Anschlusses (14; 141, 142; 141a, ... 142l) überlappungsfrei von der Mittellinie beabstandet ausgebildet ist, ein Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen (10; 101, 102; 101a, ... 102l) sowie ein Batteriepack (100), ein Batteriemodul (200), eine Batterie und ein Fahrzeug.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Batteriezelle oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der Erfindung sind auch ein Batteriepack, ein Batteriemodul, eine Batterie und ein Fahrzeug.
  • Aus DE 10 2013 201 021 A1 ist ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen und mehreren Behältern zur Aufnahme der Batteriezellen bekannt. Ein jeder Behälter des Batteriemoduls weist dabei einen Behälterboden, einen Behälterdeckel und zwischen dem Behälterboden und dem Behälterdeckel angeordnete und aus Kunststoff gebildete Behälterwände auf. Ferner weist ein jeder Behälterboden eine Kühlplatte auf, die derart an dem Behälterboden integriert ist, dass zwischen einer in dem jeweiligen Behälter angeordneten Batteriezelle und der Kühlplatte ein Wärme leitender Kontakt hergestellt werden kann.
  • Aus DE 10 2011 089 949 A1 ist ein Batteriemodul bekannt, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen, die zu einer gewünschten Modularchitektur zusammengeschaltet vorliegen, wobei jede Batteriezelle ein separates metallisches Gehäuse aufweist. Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen das gesamte Batteriemodul von einem luftdichten Schrumpfschlauch gegen die Umwelt abgeschlossen ist.
  • Aus DE 10 2011 088 595 A1 ist ein Batteriemodul bekannt, umfassend eine Vielzahl von zu einem Batteriepack zusammengefassten Batteriezellen, die jeweils in einem Metallgehäuse mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung untergebracht sind und mit zwei Adapterplatten, die seitlich an äußeren Batteriezellen des Batteriepacks anliegen. Das Batteriemodul ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbteil aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen der Adapterplatte und der äußeren Batteriezelle angeordnet ist, welches zumindest die zur Adapterplatte weisenden umlaufenden Seitenkanten der äußeren Batteriezelle abdeckt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Batteriezelle und das Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass das elektrische Verbinden von Batteriezellen vereinfacht werden kann. Dadurch können die Längen der elektrischen Verbindungen verkürzt und / oder die Anzahl von Bauteilen entlang der elektrischen Verbindungen reduziert werden. Somit können Leistungsverluste reduziert und / oder, zum Beispiel, die Reichweite eines Fahrzeugs vergrößert werden. Weiterhin kann das Gewicht und / oder Volumen eines Batteriepacks, eines Batteriemoduls und / oder einer Batterie reduziert werden. Außerdem kann die Bauhöhe des Batteriepacks, eines Batteriemoduls und / oder einer Batterie reduziert werden. Somit können die Batteriezellen wie Batteriezellen für ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (battery electric vehicle, BEV) oder Steckdosenhybridelektrofahrzeugs (plug-in hybrid electric vehicle, PHEV), das Batteriepack, das Batteriemodul und / oder die Batterie, zum Beispiel, für eine Montage in einem Unterboden (Unterbodenmontage) des Fahrzeugs verwendet werden. Dadurch kann das Fahrzeug eine flachere Bauart bzw. Bauform erhalten und / oder ein Schwerpunkt des Fahrzeugs tiefer gelegt werden. Somit kann die Sicherheit erhöht werden. Außerdem kann die Vorderfläche (Vorderseite), d. h. die größere seitliche Fläche, der Batteriezelle zugänglich gemacht werden. Dadurch kann eine Kontaktfläche zu einem Temperierelement vergrößert werden. Somit kann die Temperierung, d. h. Kühlung oder Erwärmung, der Batteriezelle, des Batteriepacks, des Batteriemoduls und / oder der Batterie, verbessert werden. Weiterhin können Arbeitsschritte bei der Herstellung des Batteriepacks, des Batteriemoduls und / oder der Batterie, zum Beispiel Verbindungsschritte, reduziert werden. Somit können Kosten wie Herstellungskosten und Betriebskosten reduziert werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Vorrichtung und des Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche möglich.
  • Umfasst der erste Anschluss ein erstes freies Ende zum Kontaktieren eines elektrischen Anschlusses einer weiteren Batteriezelle, hat dies den Vorteil, dass die elektrische Verbindung flexibler ausgeführt werden kann. Ist die weitere Batteriezelle baugleich, zusammenpassend oder kompatibel zu der Batteriezelle ausgebildet, hat dies weiterhin den Vorteil, dass die Batteriezellen bedarfsgerecht miteinander verbunden werden können. Dabei kann eine zusammenpassende oder kompatible Batteriezelle beispielsweise eine halbe Kapazität, und somit eine halbe Größe, oder eine doppelte Kapazität, und somit eine doppelte Größe, gegenüber der Batteriezelle aufweisen.
  • Umfasst der zweite Anschluss ein zweites freies Ende zum Kontaktieren eines elektrischen Anschlusses der weiteren Batteriezelle, hat dies den Vorteil, dass die elektrische Verbindung noch flexibler ausgeführt werden kann.
  • Sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet, ausgeführt oder ausgeformt, hat dies den Vorteil, dass die Herstellung der Batteriezelle vereinfacht werden kann. Dabei kann die Anzahl unterschiedlicher Bauteile reduziert werden. Somit können Kosten wie Herstellungskosten und Lagerhaltungskosten reduziert werden.
  • Fluchten eine Rückseite des ersten Anschluss und eine Vorderseite des zweiten Anschlusses miteinander, hat dies den Vorteil, dass die Anschlüsse der Batteriezellen direkt miteinander verbunden beispielsweise verklebt, verklemmt, verschraubt oder verschweißt werden können. Somit können Zellverbinder entfallen.
  • Ist die Batteriezelle als prismatische Batteriezelle ausgebildet, hat dies den Vorteil, dass die Batteriezellen platzsparend, nahezu lückenlos aneinander angeordnet werden können.
  • Sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss auf einem Batteriezellendeckel angeordnet, hat dies den Vorteil, dass eine Konfiguration der Batteriezellen beispielsweise bezüglich Größe und Lage der Anschlüsse durch Verwendung unterschiedlicher Batteriezellendeckel erfolgen kann.
  • Sind die Batteriezellen in der Batteriegehäuseschale fixiert, befestigt, angeklebt, angeschraubt, eingeklemmt oder eingerastet, hat dies den Vorteil, dass ein Herausfallen oder Herausrutschen der Batteriezellen aus der Batteriegehäuseschale verhindert werden kann.
  • Ist eine Kühlplatte auf die Batteriezellen aufgelegt, hat dies den Vorteil, dass die Batteriezellen und ggf. weitere Batteriezellen gekühlt werden können. Somit kann die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Batteriemoduls erhöht werden.
  • Umfasst das Batteriepack eine weiteren Batteriegehäuseschale, hat dies den Vorteil, dass das Batteriepack modular und / symmetrisch aufgebaut werden kann. Dadurch kann der Aufbau des Batteriepacks vereinfacht werden.
  • Ist eine weitere Vielzahl von Batteriezellen derart in der weiteren Batteriegehäuseschale angeordnet, dass ein erster Anschluss einer der weiteren Batteriezellen und ein zweiter Anschluss einer anderen der weiteren Batteriezellen einander zugewandt sind und die weiteren Batteriezellen zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, hat dies den Vorteil, dass das Batteriemodul eine weitere Zellebene umfassen kann. Dadurch kann beispielsweise die Kühlplatte zwischen den Zellebenen angeordnet werden. Somit kann der Aufbau des Batteriepacks weiter vereinfacht werden.
  • Sind die Anschlüsse der weiteren Batteriezellen zu einem weiteren Zellstrang verbunden, hat dies den Vorteil, dass der Aufbau des Batteriepacks nochmals vereinfacht werden kann.
  • Sind die weiteren Batteriezellen in der weiteren Batteriegehäuseschale fixiert, befestigt, angeklebt, angeschraubt, eingeklemmt oder eingerastet, hat dies den Vorteil, dass ein Herausfallen oder Herausrutschen der weiteren Batteriezellen aus der weiteren Batteriegehäuseschale verhindert werden kann.
  • Ist die weitere Batteriegehäuseschale umgedreht auf die Batteriegehäuseschale aufgelegt ist, hat dies den Vorteil, dass die Batteriezellen kofferartig umschlossen und geschützt werden können. Bei entsprechender Auslegung können die Batteriegehäuseschale und die weitere Batteriegehäuseschale eine identische Batteriegehäuseschalenform aufweisen.
  • Sind der erste Anschlusses einer letzten Batteriezelle des Zellstrangs und der zweiten Anschlusses einer ersten Batteriezelle des weiteren Zellstrangs mittels eines Zellverbinders oder einer Leitung zum Verbinden des Zellstrang und des weiteren Zellstrangs zu einem Gesamtstrang verbunden, hat dies den Vorteil, dass das das Batteriepack eine höhere Anschlussspannung zur Verfügung stellen kann.
  • Sind die Batteriegehäuseschalen verschlossen, hat dies den Vorteil, dass die Batteriezellen besser geschützt werden können.
  • Ist eine Einrichtung wie Batteriesteuerungseinrichtung, Batterietrenneinrichtung, Batteriezellenüberwachungseinrichtung, Batteriezellenüberwachungsschaltung oder Temperiereinrichtung in die Batteriegehäuseschale und / oder weitere Batteriegehäuseschale eingelegt oder eingebaut, hat dies den Vorteil, dass die Funktionalität des Batteriepacks erhöht werden kann.
  • Sind Sensoren wie Temperatursensoren, Spannungsmesssensoren oder Strommesssensoren eingelegt und angeschlossen, hat dies den Vorteil, dass die Überwachung der Batteriezellen verbessert werden kann. Dadurch kann die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Batteriepacks verbessert werden.
  • Ist ein Kabelbaum verlegt, hat dies den Vorteil, dass Batteriezellen, Einrichtungen und Sensoren zuverlässiger miteinander verbunden werden können. Durch Verlegen des Kabelbaums in dem anschlussseitigen Raum zwischen den Batteriezellen kann der Platzbedarf reduziert werden. Dadurch kann das Batteriepack kompakter ausgebildet werden.
  • Das Fahrzeug kann beispielsweise als Kraftfahrzeug wie Elektrokraftfahrzeug, Hybridfahrzeug, Plug-In Hybridfahrzeug, Elektromotorrad (Elektro-Bike, E-Bike) oder Elektrofahrrad (Pedal Electric Cycle, Pedelec), Seefahrzeug wie Elektroboot oder Unterseeboot (U-Boot), Luftfahrzeug oder Raumfahrzeug ausgebildet sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • 1 zeigt eine vereinfachte Vorderansicht einer Batteriezelle 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der Batteriezelle 10 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 zeigt eine vereinfachte Vorderansicht eines Batteriepacks 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 zeigt eine vereinfachte Seitenteilschnittansicht des Batteriepacks 100 gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung,
  • 5 zeigt eine vereinfachte Innenansicht einer ersten Batteriegehäuseschale 40 1 eines Batteriemoduls 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 6 zeigt eine vereinfachte Innenansicht einer zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 des Batteriemoduls 200 gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung, und
  • 7 zeigt eine vereinfachte Seitenschnittansicht des Batteriemoduls 200 gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt eine vereinfachte Vorderansicht einer Batteriezelle 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Batteriezelle 10 kann, wie in 1 beispielhaft gezeigt, als prismatische Batteriezelle ausgebildet sein. Die Batteriezelle 10 umfasst ein Batteriezellengehäuse 12, einen Batteriezellendeckel 13 sowie, auf dem Batteriezellendeckel 13 angeordnet, einen ersten elektrischen Anschluss (Zellterminal) 14, der, wie in 1 bespielhaft gezeigt, als Minuspol ausgebildet sein kann, und einen zweiten elektrischen Anschluss 18, der, wie in 1 beispielhaft gezeigt, als elektrischer Pluspol ausgebildet sein kann. Der erste elektrische Anschluss 14 umfasst ein erstes freies Ende 15, das, wie in 1 bespielhaft gezeigt, in Richtung des zweiten elektrischen Anschlusses 18 ausgebildet sein kann. Der zweite elektrische Anschluss 18 umfasst ein zweites freies Ende 19, das, wie in 1 bespielhaft gezeigt, in Richtung des ersten elektrischen Anschlusses 14 ausgebildet sein kann. Der erste Anschluss 14 und der zweite Anschluss 18 können identisch ausgebildet sein. Wie in 1 für den ersten elektrischen Anschluss 14 beispielhaft gezeigt, können der erste elektrische Anschluss 14 und / oder der zweite elektrische Anschluss 18 eine Abschrägung 16 oder Phase umfassen. Die Abschrägung kann zur Zeichnung des jeweiligen elektrischen Anschlusses 14, 18 dienen. Somit können der erste Anschluss 14 und der zweite Anschluss 18 im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Der erste elektrische Anschluss 14 und / oder der zweite elektrische Anschluss 18 können Metall wie Aluminium, Kupfer oder Stahl umfassen.
  • 2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der Batteriezelle 10 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung.
  • Der Batteriedeckel 13 bildet eine rechteckige Fläche, deren lange Seite von einer Vorderseite der Batteriezelle 10 bestimmt ist und deren kurze Seite von Seitenflächen der Batteriezelle 10 bestimmt ist. Dabei erstreckt sich auf dem Batteriedeckel 13 mittig eine Mittellinie parallel zur Vorderseite. Der erste Anschluss 14 ist auf der Fläche entlang der Mittellinie ausgebildet. Somit ist der erste Anschluss 14 symmetrisch auf der Mittellinie angeordnet und eine Vorderseite (in 2 unten) und eine Rückseite (in 2 oben) des ersten Anschlusses 14 verlaufen, in im Wesentlichen gleichen Abständen, parallel zur Mittellinie. Der zweite elektrische Anschluss 18 ist auf der Fläche bezüglich des ersten Anschlusses 14 überlappungsfrei von der Mittellinie beabstandet ausgebildet. Somit ist der zweite Anschluss 18 asymmetrisch zur Mittellinie angeordnet und eine Vorderseite und eine Rückseite des zweiten Anschlusses 18 verlaufen, auf einer Hälfte der Fläche, parallel zur Mittellinie. Dabei können, wie in 2 beispielhaft gezeigt, die Rückseite des ersten Anschlusses 14 und die Vorderseite des zweiten Anschlusses 18 miteinander fluchten oder im Wesentlichen fluchten. Der erste Anschluss 14 und der zweite Anschluss können, wie in 2 beispielhaft gezeigt, gleich weit von den nächstliegenden Seitenflächen beabstandet sein.
  • 3 zeigt eine vereinfachte Vorderansicht eines Batteriepacks 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Das Batteriepack 100 umfasst eine erste Batteriezelle 10 1 und eine zweite Batteriezelle 10 2, die jeweils der mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Batteriezellen entsprechen. Die erste Batteriezelle 10 1 und die zweite Batteriezelle 10 2 sind derart zueinander angeordnet, dass die Batteriedeckel 13 1, 13 2, die jeweils den ersten Anschluss 14 1, 14 2 und den zweiten Anschluss 18 1, 18 2 umfassen, der Batteriezellen 10 1, 10 2 einander zugewandt sind. Dabei sind die Batteriezellen 10 1, 10 2 um die Hälfe der langen Seite zueinander versetzt bzw. verschoben angeordnet, sodass sich der erste Anschluss (Minuspol) 14 1 der ersten Batteriezelle 10 1 und der zweite Anschluss (Pluspol) 18 2 der zweiten Batteriezelle 10 2 einander gegenüberstehen. Somit können die Batteriezellen 10 1, 10 2 miteinander seriell (in Serie) elektrisch verbunden werden.
  • 4 zeigt eine vereinfachte Seitenteilschnittansicht des Batteriepacks 100 gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 zeigt, mit Bezug auf 3, eine rechte Seitenfläche der ersten Batteriezelle 10 1 und eine entsprechende Schnittfläche durch die zweite Batteriezelle 10 2. Der erste Anschluss 14 1 der ersten Batteriezelle 10 1 ist auf dem Batteriedeckel 13 1 der ersten Batteriezelle 10 1 symmetrisch auf der Mittellinie angeordnet und die Vorderseite (in 4 links) und die Rückseite (in 4 rechts) des ersten Anschlusses 14 1 verlaufen, in im Wesentlichen gleichen Abständen, parallel zur Mittellinie. Der zweite elektrische Anschluss 18 1 (in 4 rechts neben dem ersten Anschluss 14 1) der ersten Batteriezelle 10 1 ist auf dem Batteriedeckel 13 1 der ersten Batteriezelle 10 1 bezüglich des ersten Anschlusses 14 1 überlappungsfrei von der Mittellinie beabstandet, und wie in 3 gezeigt, zum ersten Anschluss 14 1 räumlich versetzt, angeordnet.
  • Da die erste Batteriezelle 10 1 und die zweite Batteriezelle 10 2 derart zueinander angeordnet sind, dass die Batteriedeckel 13 1, 13 2 der Batteriezellen 10 1, 10 2 einander zugewandt sind, ist der zweite elektrische Anschluss 18 2 (in 4 links neben dem ersten Anschluss 14 1 der ersten Batteriezelle 10 1) der zweiten Batteriezelle 10 2 auf dem Batteriedeckel 13 1 der ersten Batteriezelle 10 1 bezüglich des ersten Anschlusses 14 überlappungsfrei von der Mittellinie beabstandet, und wie in 3 gezeigt, gegenüber des ersten Anschlusses 14 1 der ersten Batteriezelle 10 1, angeordnet. Somit können das erste freie Ende 15 1 des ersten Anschlusses 14 1 der ersten Batteriezelle 10 1 und das zweite freie Ende 19 2 des zweiten Anschlusses 18 2 der zweiten Batteriezelle 10 2 direkt miteinander verbunden beispielsweise verklebt, verklemmt, verschraubt oder verschweißt werden.
  • Da Anschlüsse 14 1, 14 2, 18 1, 18 2 überlappungsfrei angeordnet sind und somit die Vorderseiten und Rückseiten der ersten Batteriezelle 10 1 und der zweiten Batteriezelle 10 2 miteinander fluchten, sind die Batteriezellen 10 1, 10 2 besonders platzsparend angeordnet und das Batteriepack 100 besonders kompakt ausgebildet.
  • Da die Batteriezellen 10 1, 10 2 zueinander versetzt bzw. verschoben angeordnet sind, kann das Batteriepack 100 eine Vielzahl, zum Beispiel 2, 3, 4, 5, 6, ... 36, ... oder 72, von Batteriezellen 10 umfassen. Dabei können zusammenpassende oder kompatible Batteriezellen beispielsweise eine halbe Größe, und somit eine halbe Kapazität, oder eine doppelte Größe, und somit eine doppelte Kapazität, aufweisen.
  • 5 zeigt eine vereinfachte Innenansicht einer ersten Batteriegehäuseschale 40 1 eines Batteriemoduls 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Das beispielhafte Batteriemodul 200 umfasst die in 5 gezeigte, untere, erste Batteriegehäuseschale 40 1 und eine in die in 6 gezeigte, obere, zweite Batteriegehäuseschale 40 2. Die erste Batteriegehäuseschale 40 1 und / oder zweite Batteriegehäuseschale 40 2 können beispielsweise Kunststoff umfassen.
  • Die erste Batteriegehäuseschale 40 1 ist zur Aufnahme einer ersten Vielzahl von Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l ausgebildet bzw. ausgeformt. Die erste Vielzahl von Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l wird in der ersten Batteriegehäuseschale 40 1 als erster Zellstrang in einer ersten Zellebene angeordnet. Dabei können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l, wie mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben, angeordnet und miteinander verbunden sein bzw. werden. Um die Zuordnung der Anschlüsse 14 1a, ... 14 1l, 18 1a, ... 18 1l zu den jeweiligen Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l zu verdeutlichen, ist in 5 jede Batteriezelle 10 1a, ... 10 1l mit ihren Anschlüssen 14 1a, ... 14 1l, 18 1a, ... 18 1l als eine zusammenhängende Fläche eingezeichnet. Die Anschlüsse können direkt und / oder indirekt mittels Zellverbindern oder Kontakten wie Klemmkontakten oder Steckkontakten verbunden sein oder werden. Dabei können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l flach auf ihre Vorderseiten bzw. Rückseiten eingelegt werden. Die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l können, wie in 5 beispielhaft gezeigt, schlangenlinienförmig angeordnet werden. Beispielsweise können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1f als ein erster Zellteilstrang und die Batteriezellen 10 1g, ... 10 1l als ein zweiter Zellteilstrang angeordnet werden. Dabei können ein erster Anschluss 14 1f einer letzten Batteriezelle 10 1f des ersten Zellteilstrangs und ein zweiter Anschluss 18 1g einer ersten Batteriezelle 10 1g des zweiten Zellteilstrangs mittels eines ersten Zellverbinders 20 1 miteinander elektrisch verbunden sein bzw. werden. Somit können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l des ersten Zellstrangs miteinander seriell elektrisch verbunden sein bzw. werden, und ein zweiter Anschluss 18 1a einer ersten Batteriezelle 10 1a des ersten Zellstrangs sowie ein erster Anschluss 14 1l einer letzten Batteriezelle 10 1l des ersten Zellstrangs können als Anschlüsse des ersten Zellstrangs dienen. Alternativ können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l beispielsweise zigzagförmig angeordnet werden. Dadurch kann der Formfaktor des Batteriemoduls 200 von länglich in rechteckig oder quadratisch bzw. im Wesentlichen quadratisch geändert werden. Das Batteriemodul 200 kann weiterhin, wie bereits mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben, zusammenpassende oder kompatible Batteriezellen umfassen.
  • Das Batteriemodul 200 kann weitere Einrichtungen und / oder Elemente umfassen, und die erste Batteriegehäuseschale 40 1 kann weiterhin zur Aufnahme der weiteren Einrichtungen und / oder Elemente ausgebildet bzw. ausgeformt sein. Die weiteren Einrichtungen können beispielsweise eine Batteriesteuerungseinrichtung (Battery Control Unit, BCU), Batterietrenneinrichtung (Battery Disconnect Unit, BDU), Batteriezellenüberwachungseinrichtung bzw. Batteriezellenüberwachungsschaltung (Cell Supervision Circuit, CSC) oder Temperiereinrichtung umfassen. Die Elemente können beispielsweise als Platinen 30, Kühlplatten 50, Sensoren wie Temperatursensoren, Spannungsmesssensoren oder Strommesssensoren, Leitungsbäume oder Kabelbäume ausgebildet sein. Dabei können Leitungen beispielsweise zwischen den Batteriedeckeln entlang der Anschlüsse der Zellteilstränge angeordnet werden.
  • 6 zeigt eine vereinfachte Innenansicht der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 des Batteriemoduls 200 gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Die zweite Batteriegehäuseschale 40 2 ist zur Aufnahme einer zweiten Vielzahl von Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l ausgebildet bzw. ausgeformt. Die zweite Vielzahl von Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l wird in der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 als zweiter Zellstrang in einer zweiten Zellebene angeordnet. Dabei können die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l wiederum, wie mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben, angeordnet und miteinander verbunden sein bzw. werden. Um die Zuordnung der Anschlüsse 14 2a, ... 14 2l, 18 2a, ... 18 2l zu den jeweiligen Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l zu verdeutlichen, ist in 6, wie bereits in 5, jede Batteriezelle 10 2a, ... 10 2l mit ihren Anschlüssen 14 2a, ... 14 2l, 18 2a, ... 18 2l als eine zusammenhängende Fläche eingezeichnet. Dabei können die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l wiederum flach auf ihre Vorderseiten bzw. Rückseiten eingelegt werden. Die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l können wiederum, wie in 5 beispielhaft gezeigt, schlangenlinienförmig angeordnet werden. Beispielsweise können die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2f als ein dritter Zellteilstrang und die Batteriezellen 10 2g, ... 10 2l als ein vierter Zellteilstrang angeordnet werden. Dabei können ein erster Anschluss 14 2f einer letzten Batteriezelle 10 2f des dritten Zellteilstrangs und ein zweiter Anschluss 18 2g einer ersten Batteriezelle 10 2g des vierten Zellteilstrangs mittels eines zweiten Zellverbinders 20 2 miteinander elektrisch verbunden sein bzw. werden. Somit können die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l des zweiten Zellstrangs miteinander seriell elektrisch verbunden sein bzw. werden, und ein zweiter Anschluss 18 2a einer ersten Batteriezelle 10 2a des dritten Zellstrangs sowie ein erster Anschluss 14 2l einer letzten Batteriezelle 10 2l des vierten Zellstrangs können als Anschlüsse des ersten Zellstrangs dienen. Alternativ können die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l wiederum beispielsweise zigzagförmig angeordnet werden.
  • 7 zeigt eine vereinfachte Seitenschnittansicht des Batteriemoduls 200 gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 7 zeigt die erste Batteriegehäuseschale 40 1 mit den Batteriezellen 10 1a, 10 1b, 10 1k, 10 1l und der Platine 30, die aufgelegte Kühlplatte 50 und die aufgesetzte zweite Batteriegehäuseschale 40 2 mit den Batteriezellen 10 2a, 10 2b, 10 2k, 10 2l. Das Batteriemodul 200 kann weiterhin eine Dichtung 60, die zwischen den Batteriegehäuseschalen 40 1, 40 2 angeordnet ist oder wird, wie einen Dichtring zum Abdichten des Batteriemoduls 200 umfassen.
  • Wie in 7 beispielhaft gezeigt, können der erste Anschluss 14 1f der letzten Batteriezelle 10 1f des zweiten Zellteilstrangs und der zweite Anschluss 18 2a der ersten Batteriezelle 10 2a des dritten Zellteilstrangs mittels eines dritten Zellverbinders 20 12 oder einer Leitung miteinander elektrisch verbunden sein bzw. werden. Die Kühlplatte 50 kann, wie in 7 beispielhaft gezeigt, eine Öffnung zur Durchführung des Zellverbinders 20 12 oder der Leitung umfassen. Somit können die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l des ersten Zellstrangs und die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l des zweiten Zellstrangs miteinander seriell elektrisch zu einem Gesamtstrang verbunden sein bzw. werden, und der zweite Anschluss 18 1a der ersten Batteriezelle 10 1a des ersten Zellstrangs sowie der erste Anschluss 14 2l der letzten Batteriezelle 10 2l des zweiten Zellstrangs können als Anschlüsse des Gesamtstrangs dienen. Alternativ können der erste Anschluss 14 1f der letzten Batteriezelle 10 1f des zweiten Zellteilstrangs, der zweite Anschluss 18 2a der ersten Batteriezelle 10 2a des dritten Zellteilstrangs, der zweite Anschluss 18 1a der ersten Batteriezelle 10 1a des ersten Zellstrangs und / oder der erste Anschluss 14 2l der letzten Batteriezelle 10 2l des zweiten Zellstrangs beispielsweise mit der der Platine 30 verbunden werden. Um die Übersichtlichkeit zu waren, sind die Anschlüsse 14 1a, ... 14 1k, 18 1b, ... 18 1l, 14 2a, ... 14 2k, 14 2b, ... 18 2l, die außerhalb der Schnittebene der 7 liegen, nicht gezeigt.
  • Im Vergleich mit einer in der 7 in der Seitenansicht gezeigten, stehenden identischen Batteriezelle 10 weist das Batteriemodul 200 umfassend zwei Zellebenen mit liegend angeordneten Batteriezellen 10 1a, 10 1b, 10 1k, 10 1l, 10 2a, 10 2b, 10 2k, 10 2l sowie die zwischen den Zellenebenen angeordnete Kühlplatte 50 eine niedrigere Bauhöhe auf.
  • Ein Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen 10 1a, ... 10 2l bzw. Herstellen des Batteriepacks 200 kann beispielsweise umfassen: Bereitstellen der ersten Batteriegehäuseschale 40 1, Einlegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l, die jeweils einen ersten Anschluss 14 1a, ... 14 1l und einen zweiten Anschluss 18 1a, ... 18 al umfassen, in die erste Batteriegehäuseschale 40 1 derart, dass ein erster Anschluss 14 1a, ... 14 1l einer der Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l und ein zweiter Anschluss 18 1a, ... 18 1l einer anderen der Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l einander zugewandt sind und die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, Verbinden der Anschlüsse 14 1a, ... 14 1k, 18 1b, ... 18 1l der Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l zu dem ersten Zellstrang. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Fixieren beispielsweise Befestigen wie Ankleben, Anschrauben, Einklemmen oder Einrasten der Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l in der ersten Batteriegehäuseschale 40 1. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Einlegen und / oder Einbauen einer Einrichtung in die erste Batteriegehäuseschale 40 1, Verlegen eines Kabelbaums und / oder Einbringen und Anschließen von Sensoren. Das Verfahren kann weiterhin, wie in 7 gezeigt, Auflegen einer Kühlplatte 50 auf die Batteriezellen 10 1a, ... 10 1l umfassen.
  • Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Bereitstellen der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2, Einlegen der zweiten Vielzahl von Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l in die zweite Batteriegehäuseschale 40 2 derart, dass ein erster Anschluss 14 2a, ... 14 2l einer der Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l und ein zweiter Anschluss 18 2a, ... 18 2l einer anderen der Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l einander zugewandt sind und die Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, Verbinden der Anschlüsse 14 2a, ... 14 2k, 18 2b, ... 18 2l der Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l zu dem zweiten Zellstrang. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Fixieren beispielsweise Befestigen wie Ankleben, Anschrauben, Einklemmen oder Einrasten der Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l in der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2. Dadurch kann beispielsweise ein Herausfallen oder Herausrutschen der Batteriezellen 10 2a, ... 10 2l aus der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 verhindert werden. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Einlegen und / oder Einbauen einer Einrichtung der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2, Verlegen eines Kabelbaums und / oder Einbringen und Anschließen von Sensoren. Das Verfahren kann weiterhin, wie in 7 gezeigt, Umdrehen und Auflegen der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 auf der ersten Batteriegehäuseschale 40 1 und / oder Verschließen der Batteriegehäuseschalen 40 1, 40 2 umfassen.
  • Zum Verbinden des ersten Zellstrang und des zweiten Zellstrangs kann das Verfahren weiterhin Verbinden des ersten Anschlusses 14 1f der letzten Batteriezelle 10 1f des zweiten Zellteilstrangs und des zweiten Anschlusses 18 2a der ersten Batteriezelle 10 2a des dritten Zellteilstrangs mittels des dritten Zellverbinders 20 12 oder der Leitung umfassen. Das Verbinden kann beispielsweise vor dem Auflegen der zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 auf der ersten Batteriegehäuseschale 40 1 erfolgen. Alternativ kann das Verbinden beispielsweise durch eine Öffnung wie verschließbare Öffnung erfolgen. Die Öffnung kann in der ersten Batteriegehäuseschale 40 1 und / oder zweiten Batteriegehäuseschale 40 2 ausgebildet sein.
  • 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.
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Claims (10)

  1. Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l), gekennzeichnet durch: – einen ersten elektrischen Anschluss (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l), der auf einer Fläche der Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) entlang einer Mittellinie der Fläche ausgebildet ist, und – einen zweiten elektrischen Anschluss (18; 18 1, 18 2; 18 1a, ... 18 2l), der auf der Fläche der Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) bezüglich des ersten Anschlusses (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l) überlappungsfrei von der Mittellinie beabstandet ausgebildet ist.
  2. Die Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) nach Anspruch 1, wobei: – der erste Anschluss (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l) ein erstes freies Ende (15; 15 1, 15 2) zum Kontaktieren eines elektrischen Anschlusses einer weiteren Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) umfasst, wobei die weitere Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) baugleich, zusammenpassend oder kompatibel zu der Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) ausgebildet sein kann, – der zweite Anschluss (18; 18 1, 18 2; 18 1a, ... 18 2l) ein zweites freies Ende (19; 19 1, 19 2) zum Kontaktieren eines elektrischen Anschlusses der weiteren Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) umfasst, – der erste Anschluss (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l) und der zweite Anschluss (18; 18 1, 18 2; 18 1a, ... 18 2l) identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, oder – eine Rückseite des ersten Anschluss (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l) und eine Vorderseite des zweiten Anschlusses (18; 18 1, 18 2; 18 1a, ... 18 2l) miteinander fluchten oder im Wesentlichen miteinander fluchten.
  3. Die Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: – die Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) als prismatische Batteriezelle ausgebildet ist, oder – der erste Anschluss (14; 14 1, 14 2; 14 1a, ... 14 2l) und der zweite Anschluss (18; 18 1, 18 2; 18 1a, ... 18 2l) auf einem Batteriezellendeckel (13) angeordnet sind.
  4. Batteriepack (100), umfassend: – eine Batteriegehäuseschale (40 1), – eine Vielzahl von Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l), die jeweils einen ersten Anschluss (14 1a, ... 14 1l) und einen zweiten Anschluss (18 1a, ... 18 al) umfassen, wobei die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) derart in der Batteriegehäuseschale (40 1) angeordnet sind, dass ein erster Anschluss (14 1a, ... 14 1l) einer der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) und ein zweiter Anschluss (18 1a, ... 18 1l) einer anderen der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) einander zugewandt sind und die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, und die Anschlüsse (14 1a, ... 14 1k, 18 1b, ... 18 1l) der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) zu einem Zellstrang verbunden sind.
  5. Das Batteriepack (100) nach Anspruch 4, wobei: – die Batteriezellen (10 1a, ... 10 2l) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet sind, – die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) in der Batteriegehäuseschale (40 1) fixiert, befestigt, angeklebt, angeschraubt, eingeklemmt oder eingerastet sind, – eine Kühlplatte (50) auf die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) aufgelegt ist, – das Batteriepack (100) eine weiteren Batteriegehäuseschale (40 2) umfasst, – eine weitere Vielzahl von Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) derart in der weiteren Batteriegehäuseschale (40 2) angeordnet ist, dass ein erster Anschluss (14 2a, ... 14 2l) einer der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) und ein zweiter Anschluss (18 2a, ... 18 2l) einer anderen der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) einander zugewandt sind und die weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, – die Anschlüsse (14 2a, ... 14 2k, 18 2b, ... 18 2l) der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) zu einem weiteren Zellstrang verbunden sind, – die weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) in der weiteren Batteriegehäuseschale (40 2) fixiert, befestigt, angeklebt, angeschraubt, eingeklemmt oder eingerastet sind, – die weitere Batteriegehäuseschale (40 2) umgedreht auf die Batteriegehäuseschale (40 1) aufgelegt ist, – der erste Anschlusses (14 1f) einer letzten Batteriezelle (10 1f) des Zellstrangs und der zweiten Anschlusses (18 2a) einer ersten Batteriezelle (10 2a) des weiteren Zellstrangs mittels eines Zellverbinders (20 12) oder einer Leitung zum Verbinden des Zellstrang und des weiteren Zellstrangs zu einem Gesamtstrang verbunden sind, – die Batteriegehäuseschalen (40 1, 40 2) verschlossen sind. – eine Einrichtung, Batteriesteuerungseinrichtung, Batterietrenneinrichtung, Batteriezellenüberwachungseinrichtung, Batteriezellenüberwachungsschaltung oder Temperiereinrichtung in die Batteriegehäuseschale (40 1) oder weitere Batteriegehäuseschale (40 2) eingelegt oder eingebaut ist, – Sensoren, Temperatursensoren, Spannungsmesssensoren oder Strommesssensoren eingelegt und angeschlossen sind, oder – ein Kabelbaum verlegt ist.
  6. Batteriemodul (200), umfassend: – die Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder – das Batteriepack (100) nach Anspruch 4 oder 5.
  7. Batterie, umfassend: – die Batteriezelle (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – das Batteriepack (100) nach Anspruch 4 oder 5, oder – das Batteriemodul (200) nach Anspruch 6.
  8. Fahrzeug, umfassend: – die Batteriezelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – das Batteriepack (100) nach Anspruch 4 oder 5, – das Batteriemodul (200) nach Anspruch 6, oder – die Batterie nach Anspruch 7.
  9. Verfahren zum Verbinden von Batteriezellen (10; 10 1, 10 2; 10 1a, ... 10 2l), gekennzeichnet durch: – Bereitstellen einer Batteriegehäuseschale (40 1), – Einlegen einer Vielzahl von Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l), die jeweils einen ersten Anschluss (14 1a, ... 14 1l) und einen zweiten Anschluss (18 1a, ... 18 al) umfassen, in die Batteriegehäuseschale (40 1) derart, dass ein erster Anschluss (14 1a, ... 14 1l) einer der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) und ein zweiter Anschluss (18 1a, ... 18 1l) einer anderen der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) einander zugewandt sind und die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, und – Verbinden der Anschlüsse (14 1a, ... 14 1k, 18 1b, ... 18 1l) der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) zu einem Zellstrang.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: – Bereitstellen von Batteriezellen (10 1a, ... 10 2l) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – Fixieren, Befestigen, Ankleben, Anschrauben, Einklemmen oder Einrasten der Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l) in der Batteriegehäuseschale (40 1), – Auflegen einer Kühlplatte (50) auf die Batteriezellen (10 1a, ... 10 1l), – Bereitstellen einer weiteren Batteriegehäuseschale (40 2), – Einlegen einer weiteren Vielzahl von Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) in die weitere Batteriegehäuseschale (40 2) derart, dass ein erster Anschluss (14 2a, ... 14 2l) einer der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) und ein zweiter Anschluss (18 2a, ... 18 2l) einer anderen der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) einander zugewandt sind und die weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) zueinander versetzt oder verschoben angeordnet sind, – Verbinden der Anschlüsse (14 2a, ... 14 2k, 18 2b, ... 18 2l) der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) zu einem weiteren Zellstrang, – Fixieren, Befestigen, Ankleben, Anschrauben, Einklemmen oder Einrasten der weiteren Batteriezellen (10 2a, ... 10 2l) in der weiteren Batteriegehäuseschale (40 2), – Umdrehen und Auflegen der weiteren Batteriegehäuseschale (40 2) auf der Batteriegehäuseschale (40 1), – Verbinden des ersten Anschlusses (14 1f) einer letzten Batteriezelle (10 1f) des Zellstrangs und des zweiten Anschlusses (18 2a) einer ersten Batteriezelle (10 2a) des weiteren Zellstrangs mittels eines Zellverbinders (20 12) oder einer Leitung zum Verbinden des Zellstrang und des weiteren Zellstrangs zu einem Gesamtstrang, – Verschließen der Batteriegehäuseschalen (40 1, 40 2). – Einlegen oder Einbauen einer Einrichtung, Batteriesteuerungseinrichtung, Batterietrenneinrichtung, Batteriezellenüberwachungseinrichtung, Batteriezellenüberwachungsschaltung oder Temperiereinrichtung in die Batteriegehäuseschale (40 1) oder weitere Batteriegehäuseschale (40 2), – Einbringen und Anschließen von Sensoren, Temperatursensoren, Spannungsmesssensoren oder Strommesssensoren, oder – Verlegen eines Kabelbaums.
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