DE102015212219A1 - Prismatische Akkumulatorzelle und Akkupack - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine prismatische Akkumulatorzelle (2) mit einem quaderförmigen Gehäuse (4) und darin angeordneten Elektroden (10), wobei die Elektroden (10) zur Aufnahme und Abgabe von Energie der Akkumulatorzelle (2) mit Terminalanschlüssen (18) elektrisch verbunden sind, wobei das Gehäuse (4) einen Deckelbereich (24) aufweist, der die Terminalanschlüsse (18) aufweist und der zumindest einen Bereich mit einer Isolierstoffumgebung (26) aufweist. Die Akkumulatorzelle (2) weist zumindest einen metallischen Kontaktpin (28) auf, der elektrisch mit einer der beiden Elektroden (10) verbunden ist und durch die Isolierstoffumgebung (26) geführt ist. Weiterhin wird ein Akkupack mit einer Mehrzahl von derartigen prismatischen Akkumulatorzellen (2) bereitgestellt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine prismatische Akkumulatorzelle mit einem quaderförmigen Gehäuse und darin angeordneten Elektroden.
  • Weiterhin wird ein Akkupack mit einer Mehrzahl von prismatischen Akkumulatorzellen bereitgestellt.
  • Im Folgenden werden die Begriffe „Batterie“ und „Batteriezelle“ wie im allgemeinen Sprachgebrauch üblich für „Akkumulator“ bzw. „Akkumulatorzelle“ verwendet. Eine elektrochemische Zelle wird im Folgenden auch kurz als Batteriezelle oder Zelle bezeichnet. In einer Batterie werden typischerweise mehrere Batteriezellen vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet, um geforderte Leistungsdaten bereitstellen zu können. Mehrere Module bilden den Akkupack.
  • Für Hochleistungsbatteriesysteme wie zum Beispiel in der Verwendung bei Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder stationären Speichern werden einzelne Batteriezellen über Reihen- oder Parallelschaltung zur gewünschten Gesamtleistung elektrisch verbunden.
  • Die Verbindung wird häufig derart hergestellt, dass die Zellen räumlich nebeneinander angeordnet werden und dann mit starren metallischen Verbindungsteilen, so genannten Zellverbindern, elektrisch verbunden werden.
  • Für die Regelung und Funktionsüberwachung des Hochleistungsbatteriesystems werden Informationen wie Zellspannungen, Zelltemperaturen, Modulspannungen und Modultemperaturen benötigt. Diese Informationen werden den entsprechenden Steuergeräten durch Anbindung von Sensoren mit elektrischer Verkabelung auf den Zellverbindern zugeführt. Die Anbindung der Messleitungen und Sensoren an die Zellverbinder erfolgt dabei meistens über Steck-, Löt- oder Krimpverbindungen.
  • Ein derartiges Konzept ist beispielsweise aus der DE 10 2012 213 673 A1 bekannt. Hierbei wird ein Batteriemodul beschrieben, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl von Zellverbindern aufweist, wobei die Zellverbinder Polanschlüsse der Batteriezellen elektrisch leitfähig miteinander verschalten. Zur Spannungs- und/oder Temperaturmessung umfassen die Zellverbinder Steckkontakte, an welchen entsprechende Messleitungen angeschlossen sind.
  • Aus CN 204118200 U ist eine zylindrische Polymerlithiumionenzelle bekannt, wobei an einem oberen und einem unteren Ende eines Kernkörpers positive und negative Anschlüsse der Zelle angeordnet sind. Einer der beiden Pole wird über einen Metalldraht auf die andere Seite geführt, wo ein Plastikteil zur Aufnahme eines Anschlusssteckers vorgesehen ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung wird definiert durch eine prismatische Akkumulatorzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Dabei ist vorgesehen, dass eine prismatische Akkumulatorzelle mit einem quaderförmigen Gehäuse und darin angeordneten Elektroden, wobei die Elektroden zur Aufnahme und Abgabe von Energie der Akkumulatorzelle mit Terminalanschlüssen elektrisch verbunden sind, wobei das Gehäuse einen Deckelbereich aufweist, der die Terminalanschlüsse aufweist und der zumindest einen Bereich mit einer Isolierstoffumgebung aufweist, zumindest einen metallischen Kontaktpin aufweist, der elektrisch mit einer der beiden Elektroden verbunden ist und durch die Isolierstoffumgebung geführt ist.
  • Vorteilhaft erfolgt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der prismatischen Akkumulatorzelle die Anbindung zumindest einiger der Messleitungen und Sensoren nicht über die Zellverbinder, sondern über zumindest einen metallischen Kontaktpin. Der zusätzlich zu den Terminalanschlüssen vorgesehene metallische Kontaktpin ist direkt mit einer der beiden Elektroden verbunden, was eine robuste Kontaktierung darstellt. Hierdurch wird eine hohe Qualität der Verbindung erreicht.
  • Der metallische Kontaktpin ist gemäß einer Ausführungsform durch die Gehäusewand geführt, kann aber auch unterhalb des Deckels enden.
  • Die Isolierstoffumgebung kann beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein, wobei aber für den Fachmann weitere Alternativen möglich sind, welche eine ausreichende Isolierung gegenüber den Terminalanschlüssen der Batterie und/oder gegenüber den Zellverbindern erreichen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Kontaktpin in einem Steckergehäuse angeordnet. Durch Vorsehen einer Steckeranordnung kann eine besonders einfache robuste elektrische Verbindung zu einem Kabelbaum bereitgestellt werden. Der Kabelbaum bezeichnet dabei die Kabel und weiteren Vorrichtungen wie etwa Gegenstecker, welche zur elektrischen Kontaktierung mehrerer prismatischer Akkumulatorzellen in einem Akkupack benötigt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der metallische Kontaktpin als ein Stanzbiegeteil ausgeführt. Die Ausführung als Stanzbiegeteil ist einerseits besonders kostengünstig und andererseits robust genug, um zuverlässige Aussagen über die Temperatur und/oder Spannung der prismatischen Akkumulatorzelle beispielsweise Temperatur oder Spannung bereitzustellen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Terminalanschlüsse zur Aufnahme und Abgabe von Energie der Akkumulatorzelle exzentrisch auf dem Deckelbereich angeordnet, besonders bevorzugt einander entgegengesetzt exzentrisch. Die entgegengesetzt exzentrische Anordnung der Terminalanschlüsse verringert die Möglichkeit eines Kurzschlusses durch Überbrückung des Abstands zwischen den Terminalanschlüssen.
  • Der Kontaktpin ist dagegen bevorzugt mittig im Deckelbereich des Gehäuses angeordnet. Hierdurch kann vorteilhaft eine Reduzierung der Komplexität des Kabelbaums erreicht werden, insbesondere eine Reduzierung der Länge des Kabelbaums und eine Vereinfachung der Montage des Kabelbaums. Die Topologie der exzentrischen Terminalanschlüsse bei mittig angeordneten Kontaktpins ermöglicht eine Vereinfachung der Montage des Kabelbaums bei gleichzeitiger Bereitstellung von sicherer Trennung der Polanschlüsse der Batterie.
  • Die prismatische Akkumulatorzelle kann ein oder mehrere metallische Kontaktpins wie oben beschrieben aufweisen. Für den Fall, dass die prismatische Akkumulatorzelle beispielsweise zwei metallische Kontaktpins aufweist, sind diese bevorzugt jeweils elektrisch mit einer der beiden Elektroden verbunden und durch die Isolierstoffumgebung geführt. Ein erster metallischer Kontaktpin ist elektrisch mit einer ersten der beiden Elektroden verbunden und der zweite metallische Kontaktpin ist elektrisch mit der zweiten der beiden Elektroden verbunden. Hierdurch können Aussagen über die Spannungsdifferenz der beiden Elektroden bereitgestellt werden, sowie über die Temperatur an mehreren unterschiedlichen Stellen in der Batterie.
  • Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl erfindungsgemäßer prismatischer Akkumulatorzellen in einem Akkupack verbaut. Somit umfasst die Erfindung auch ein Akkupack mit einer Mehrzahl von prismatischen Akkumulatorzellen, die wie beschrieben ausgestaltet sind. Die Akkumulatorzellen sind dabei mittels Zellverbindern elektrisch parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet, um die benötigte Leistung bereitzustellen. Die Zellverbinder sind mit den Terminalanschlüssen der Akkumulatorzellen elektrisch verbunden und ermöglichen die Aufnahme und Abgabe von Energie der Akkumulatorzellen an die Umgebung, beispielsweise an einen Elektromotor.
  • Die metallischen Kontaktpins sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an Messleitungen eines Batteriemanagementsystems (BMS) angeschlossen. Das Batteriemanagementsystem misst den Batteriestrom und die Spannung einzelner Zellen, einzelner Module oder der gesamten Batterie sowie deren Temperatur und ermittelt daraus z. B. den Ladezustand der Batteriezellen (SOC, State of Charge), den Schädigungszustand der Batteriezellen (SOH, State of Health) und die zulässige Batterieleistung. Bei Überlastung, bei Verlassen des SOC-Fensters oder bei Übertemperatur schützt es z. B. die Batteriezellen durch Abschalten des Systems oder durch Ausgabe einer Abschaltanweisung.
  • Die metallischen Kontaktpins können mittels Krimpen oder Löten an die Messleitung des Batteriemanagementsystems angeschlossen sein. Alternativ hierzu sind die metallischen Kontaktpins über Steckverbindungen an die Messleitung des Batteriemanagementsystems angeschlossen. Es kann vorgesehen sein, dass einige metallische Kontakte mittels Krimpen oder Löten an die Messleitung des Batteriemanagementsystems angeschlossen sind und andere metallische Kontaktpins über Steckverbindungen an die Messleitung des Batteriemanagementsystems angeschlossen sind.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Bereitstellung eines metallischen Kontaktpins, der elektrisch mit einer der beiden Elektroden einer Akkumulatorzelle verbunden ist und durch eine Isolierstoffumgebung in einem Deckelbereich des quaderförmigen Gehäuses geführt ist, stellt eine robuste elektrische Kontaktierung der Akkumulatorzelle zur Bereitstellung von Messdaten bereit. Der Kabelbaum kann sowohl in Komplexität als auch in Länge reduziert werden, so dass die Montage vereinfacht erfolgen kann.
  • Für den Fall, dass ein Abgriff an beiden Polen der Zelle umgesetzt wird, können eine Vielzahl von Funktionen des Batteriemanagementsystems über die metallischen Kontaktpins abgedeckt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Explosionsdarstellung eines Teils eines Akkupacks gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine Schnittansicht durch eine einen Teil einer prismatischen Akkumulatorzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
  • 3 eine Draufsicht auf zwei miteinander verbundene prismatische Akkumulatorzellen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung der Komponente verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung dabei nur schematisch dar.
  • 1 ist eine Explosionsdarstellung von Teilen eines Akkupacks gemäß dem Stand der Technik. Die Akkumulatorzellen des Akkupacks sind nicht mit dargestellt. So zeigt 1 einen Kabelbaum 100 mit Kontaktstellen 102 zu nicht dargestellten Zellterminalen. Weiterhin zeigt 1 Zellverbinder 104, mit welchen die Zellen in Reihe und/oder parallel zueinander elektrisch verschaltet werden. Weiterhin zeigt 1 einen Kunststoffdeckel 106 zur Aufnahme der Zellverbinder 104 und des Kabelbaums 100. Der Kunststoffdeckel 106 ist so ausgebildet, dass er eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten prismatischen Akkumulatorzellen an ihrer Oberseite übergreift und zusammenfasst.
  • Der Kabelbaum 100 kontaktiert die Akkumulatorzellen über die Zellverbinder 104. Somit müssen für jede Zelle zwei Kontaktstellen 102 zu den Zellverbindern 104 hergestellt werden, so dass der Kabelbaum 100 im Wesentlichen eine U-Form aufweist, wie dargestellt, oder eine Baumstruktur mit einem Mittelstrang, von dem lateral jeweils zwei Zweige zu den Zellverbindern 104 abgehen (nicht dargestellt).
  • 2 zeigt einen oberen Teil einer prismatischen Akkumulatorzelle 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht. Die prismatische Akkumulatorzelle 2 umfasst ein festes Gehäuse 4, im Gegensatz zu beispielsweise so genannten Pouchzellen oder Coffebag-Zellen. Das feste Gehäuse 4 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, umfasst daher Seitenwände 8 und einen Deckel 6, wobei diese typischerweise aus Aluminium ausgebildet sein können.
  • Der Deckel 6 weist im Falle von Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen typischerweise eine Befüllöffnung für einen flüssigen Elektrolyt auf, was nicht dargestellt ist. Außerdem kann der Deckel 6 Vorrichtungen wie Berstmembranen oder weitere Sicherheitsvorrichtungen umfassen, welche ebenfalls nicht mit dargestellt sind.
  • In dem quaderförmigen Gehäuse 4 sind Elektroden 10 angeordnet, welche typischerweise als Anode und Kathode bezeichnet werden und welche die positive bzw. negative Elektrode der prismatischen Akkumulatorzelle 2 darstellen. Die Elektroden 10 sind zur Aufnahme und Abgabe von Energie der prismatischen Akkumulatorzelle 2 mit Stromabnehmern 12 verbunden, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel vertikal verlaufende Elektrodenkontaktierabschnitte 14 aufweisen sowie horizontal verlaufende Fähnchenabschnitte, welche jeweils in oberseitig hinausstehende Terminalanschlüssen 18 enden. Die Elektroden 10 sind daher zur Aufnahme und Abgabe von Energie der prismatischen Akkumulatorzelle 2 mit den Terminalanschlüssen 18 elektrisch verbunden. An die Terminalanschlüsse 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel Schweißabschnitte 22 von Zellverbindern 20 geschweißt, um mehrere solche prismatische Akkumulatorzellen 2 miteinander zu verschalten.
  • In einigen Ausführungsformen stehen die Terminalanschlüsse 18 über den Deckel 6 hinaus und werden erst oberhalb des Deckels 6 von dem Zellverbinder 20 kontaktiert. Die Kontaktierung kann beispielsweise durch Schweißen aber auch durch Krimpen oder Löten erfolgen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist in einem Deckelbereich 24 außerdem eine Isolierstoffumgebung 26 vorgesehen. Der Deckelbereich 24 bezeichnet beispielsweise den Bereich der prismatischen Akkumulatorzelle 2 oberhalb der Elektroden 10. Die Isolierstoffumgebung 26 kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.
  • An einen der beiden Terminalanschlüsse 18 ist ein metallischer Kontaktpin 28 befestigt, beispielsweise geschweißt oder gelötet oder geklemmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der metallische Kontaktpin 28 zwischen den Zellverbinder 20 und den Terminalanschluss 18 eingebracht. In weiteren Ausführungsformen kann eine Kontaktierung des metallischen Kontaktpins 28 an die entsprechende Elektrode 10 auch im Bereich des Fähnchenabschnitts 16 oder im Bereich des Elektrodenkontaktierabschnitts 14 erfolgen. Der metallische Kontaktpin 28 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als kostengünstig herstellbares Biegestanzteil ausgeführt und ragt über den Deckel 6 hinaus. In weiteren Ausführungsformen kann der metallische Kontaktpin 28 auch unterhalb des Deckels 6 enden.
  • Die Isolierstoffumgebung 26 kann beispielsweise im Spritzguss gefertigt sein. Der metallische Kontaktpin 28 kann demnach von der Isolierstoffumgebung 26 umspritzt werden, um ihn gegen die weiteren metallischen Bauteile der prismatischen Akkumulatorzelle 2 und gegen den Elektrolyten zu isolieren.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist der metallische Kontaktpin 28 außerdem in einem Steckergehäuse 30 angeordnet. Das Steckergehäuse 30 kann ebenfalls als ein Spritzgussteil hergestellt werden, welches entweder nachträglich in die Isolierstoffumgebung 26 eingesetzt wird, beispielsweise eingeschraubt oder geklemmt, oder kann in weiteren Ausführungsformen einstückig mit der Isolierstoffumgebung 26 hergestellt sein. Das Steckergehäuse 30 ist zur Aufnahme eines passenden Gegensteckers des Kabelbaums (nicht dargestellt) ausgebildet.
  • 3 zeigt eine Draufsicht auf zwei nebeneinander angeordnete prismatische Akkumulatorzellen 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die quaderförmigen prismatischen Akkumulatorzellen 2 weisen eine kurze Seitenwand 8a und eine lange Seitenwand 8b auf.
  • Die prismatischen Akkumulatorzellen 2 sind jeweils an der langen Seitenwand 8b aneinander angrenzend angeordnet. Beispielsweise sind die prismatischen Akkumulatorzellen 2 über die Zellverbinder 20 miteinander in Reihe geschaltet. Die Zellverbinder 20 können im Prinzip beliebig geformt sein, in der dargestellten Ausführungsform erstrecken sie sich etwa mäanderförmig über mehrere prismatische Akkumulatorzellen 2 eines Akkupacks. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die prismatische Akkumulatorzelle 2 wiederum in Draufsicht mittig im Deckel 6 angeordnete Steckergehäuse 30. In dieser Ausführungsform umfassen die prismatischen Akkumulatorzellen 2 jeweils zwei metallische Kontaktpins 28. Jeweils ein metallischer Kontaktpin 28 ist dabei an eine entsprechende Elektrode 10 angeschlossen, so dass Informationen über die Spannung an beiden Elektroden 10 bereitgestellt werden können. Das Steckergehäuse 30 kann Formschlusselemente aufweisen, welche eine eindeutige Orientierung zur Kontaktierung der metallischen Kontaktpins 28 durch einen entsprechenden Gegenstecker (nicht dargestellt) ermöglichen. Die metallischen Kontaktpins 28 können symmetrisch zu einem Mittelpunkt 32 des Deckels 6 der prismatischen Akkumulatorzelle 2 angeordnet sein.
  • Ebenso sind die Terminalanschlüsse 18 (hier nicht dargestellt, aber durch die Lage der Zellverbinder 20 mit Blick auf 1 erkennbar) ebenfalls exzentrisch gegenüber dem Mittelpunkt 32 des Deckels 6 angeordnet, insbesondere einander entgegengesetzt exzentrisch.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012213673 A1 [0007]
    • CN 204118200 U [0008]

Claims (10)

  1. Prismatische Akkumulatorzelle (2) mit einem quaderförmigen Gehäuse (4) und darin angeordneten Elektroden (10), wobei die Elektroden (10) zur Aufnahme und Abgabe von Energie der prismatischen Akkumulatorzelle (2) mit Terminalanschlüssen (18) elektrisch verbunden sind, wobei das Gehäuse (4) einen Deckelbereich (24) aufweist, der die Terminalanschlüsse (18) aufweist und der zumindest einen Bereich mit einer Isolierstoffumgebung (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die prismatische Akkumulatorzelle (2) zumindest einen metallischen Kontaktpin (28) aufweist, der elektrisch mit einer der beiden Elektroden (10) verbunden ist und durch die Isolierstoffumgebung (26) geführt ist.
  2. Prismatische Akkumulatorzelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontaktpin (28) in einem Steckergehäuse (30) angeordnet ist.
  3. Prismatische Akkumulatorzelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontaktpin (28) als ein Stanzbiegeteil ausgeführt ist.
  4. Prismatische Akkumulatorzelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Terminalanschlüsse (18) zur Aufnahme und Abgabe von Energie der Akkumulatorzellen (2) exzentrisch auf dem Deckelbereich (24) angeordnet sind, bevorzugt einander entgegengesetzt exzentrisch.
  5. Prismatische Akkumulatorzelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontaktpin (28) im Deckelbereich (24) des Gehäuses (4) mittig angeordnet ist.
  6. Prismatische Akkumulatorzelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatorzelle (2) zwei derartige metallische Kontaktpins (28) aufweist, welche jeweils elektrisch mit einer der beiden Elektroden (10) verbunden sind und durch die Isolierstoffumgebung (26) geführt sind.
  7. Akkupack mit einer Mehrzahl von prismatischen Akkumulatorzellen (2), die die Merkmale gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen, wobei die Akkumulatorzellen (2) mittels Zellverbindern (20) elektrisch parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet sind, wobei die Zellverbinder (20) mit den Terminalanschlüssen (18) der Akkumulatorzellen (2) elektrisch verbunden sind.
  8. Akkupack nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktpins (28) an Messleitungen eines Batteriemanagementsystems angeschlossen sind.
  9. Akkupack nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktpins (28) mittels Krimpen oder Löten an die Messleitungen des Batteriemanagementsystems angeschlossen sind.
  10. Akkupack nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktpins (28) über Steckverbindungen an den Messleitungen des Batteriemanagementsystems angeschlossen sind.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6741215B2 (ja) * 2017-01-20 2020-08-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 接続モジュール
JP7078652B2 (ja) * 2020-01-17 2022-05-31 矢崎総業株式会社 バスバーモジュール

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213673A1 (de) 2012-08-02 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul sowie Batterie und Kraftfahrzeug umfassend ein solches
DE102013207357A1 (de) * 2013-04-23 2014-10-23 Elringklinger Ag Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung
CN204118200U (zh) 2014-09-12 2015-01-21 东莞市智发能源科技有限公司 一种插件式圆柱形聚合物锂离子电池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0246664A (ja) * 1988-08-08 1990-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池
JP5288973B2 (ja) * 2008-09-29 2013-09-11 三洋電機株式会社 角形二次電池及び電池モジュール
US8748034B2 (en) * 2011-04-14 2014-06-10 Gs Yuasa International Ltd. Battery including baffling member including one of projecting portion and recessed portion extending from lid plate
KR20130018098A (ko) * 2011-08-12 2013-02-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 이차전지 팩
JP2013073795A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Panasonic Corp 電池パック
US9293745B2 (en) 2012-08-14 2016-03-22 Delphi Technologies, Inc. Fused cover assembly for battery system
KR101711994B1 (ko) 2013-05-30 2017-03-03 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213673A1 (de) 2012-08-02 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul sowie Batterie und Kraftfahrzeug umfassend ein solches
DE102013207357A1 (de) * 2013-04-23 2014-10-23 Elringklinger Ag Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung
CN204118200U (zh) 2014-09-12 2015-01-21 东莞市智发能源科技有限公司 一种插件式圆柱形聚合物锂离子电池

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