DE102015225369A1 - Kontaktierungseinrichtung, Batteriemodul und Verfahren zum Kontaktieren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung (10) für ein Batteriemodul (1) zur Ausbildung eines oder mehrerer elektrischer Kontakte (11, 12) zu einem oder zu mehreren Anschlüssen (6, 7) einer oder mehrerer Einzelzellen (5) des Batteriemoduls (1), insbesondere für einen messenden Abgriff, mit einem elektrisch isolierenden Träger (20) mit oder als einem elektrisch isolierenden Material (23), welcher im Wesentlichen flächen- oder schichtartig und mit einer Oberseite (21) und einer Unterseite (22) ausgebildet ist, und einer Mehrzahl von Leiterbahnen (35) jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material (33), welche im Inneren (29) des Trägers (20) verlaufen, voneinander räumlich beabstandet und voneinander elektrisch isoliert sind, wobei ein jeweiliger Kontakt (11, 12) als lokale Durchkontaktierung (31, 32) zwischen Unterseite (22) und/oder Oberseite (21) des Trägers (20) zu einer der Leiterbahnen (35) ausbildbar oder ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung, ein Batteriemodul sowie ein Verfahren zum Kontaktieren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Kontaktierungseinrichtung für ein Batteriemodul, ein Batteriemodul, insbesondere für eine Betriebsvorrichtung, ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder dergleichen, und ein Verfahren zum Kontaktieren eines Batteriemoduls.
  • Im Bereich der Fahrzeugtechnik, aber auch bei anderen Arbeits- oder Betriebsvorrichtungen, werden vermehrt Batteriemodule aus einer Mehrzahl von Einzelzellen zur Energieversorgung eingesetzt. Neben dem elektrischen Abgriff zur Versorgung einer zu Grunde liegenden Betriebseinheit der Arbeits- oder Betriebsvorrichtung mit elektrischer Energie werden bei derartigen Batteriemodulen Kontaktierungseinrichtungen eingesetzt, die der Ausbildung eines oder mehrerer elektrischer Kontakte zu einem oder zu mehreren Anschlüssen einer oder mehrerer Einzelzellen des Batteriemoduls und insbesondere für einen messenden Abgriff dienen. Auch können messende und/oder vorsorgende Abgriffe für Einheiten zur Zell- und/oder Temperaturüberwachung ausgebildet sein.
  • Dazu werden derzeit insbesondere so genannte Kabelbäume eingesetzt, die eine Mehrzahl entsprechender Kabel mit Anschlüssen aufweisen, um eine direkte elektrische Ableitung der zu erfassenden Messstellen zu liefern.
  • Dabei werden in der Regel für ein jeweiliges Batteriemodul individuelle Kabelbäume vorgehalten oder vor Ort individuell zusammengestellt. Dies bringt einen erheblichen logistischen und Investitionsaufwand mit sich. Wünschenswert wäre daher eine Vereinfachung der bekannten Vorgehensweise, die für sämtliche oder zumindest eine große Anzahl unterschiedlicher Batteriemodule einsetzbar ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kontaktierungseinrichtung, ein Batteriemodul sowie ein Verfahren zum Kontaktieren eines Batteriemoduls zu schaffen, bei welchen die Kontaktierung eines Batteriemoduls mit einfachen Mitteln und möglichst unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Batteriemoduls zuverlässig erfolgen kann.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Kontaktierungseinrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, bei einem Batteriemodul erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 10 und bei einem Verfahren zum Kontaktieren eines Batteriemoduls erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktierungseinrichtung geschaffen, Kontaktierungseinrichtung für ein Batteriemodul zur Ausbildung eines oder mehrerer elektrischer Kontakte zu einem oder zu mehreren Anschlüssen einer oder mehrerer Einzelzellen des Batteriemoduls, insbesondere für einen messenden Abgriff, mit (i) einem elektrisch isolierenden Träger mit oder als einem elektrisch isolierenden Material, welcher im Wesentlichen flächen- oder schichtartig und mit einer Oberseite und einer Unterseite ausgebildet ist, und (ii) einer Mehrzahl von Leiterbahnen jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, welche im Inneren des Trägers verlaufen, voneinander räumlich beabstandet und voneinander elektrisch isoliert sind, wobei ein jeweiliger Kontakt als lokale Durchkontaktierung zwischen Unterseite und/oder Oberseite des Trägers zu einer der Leiterbahnen ausbildbar oder ausgebildet ist. Aufgrund des Trägers mit der Mehrzahl eingebetteter Leiterbahnen und der Möglichkeit der Ausbildung jeweiliger Kontakte durch lokale Durchkontaktierungen, kann die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung unabhängig von der konkreten Gestalt eines jeweiligen Batteriemoduls für eine Vielzahl unterschiedlicher Batteriemodule vorkonfektioniert werden. Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung liegt somit als grundsätzliche Vorlage für eine konkrete Leitungskonfiguration vor und erst die tatsächliche Ausbildung der Durchkontaktierungen legt dann die jeweils notwendige Anschlusstopologie fest. Diese muss also nicht bereits vorab in Kenntnis eines zu Grunde liegenden Batteriemoduls und der jeweils gewünschten Verschaltungskonfiguration bekannt sein. Somit kann ein und dieselbe Kontaktierungseinrichtung für eine Vielzahl unterschiedlicher Batteriemodule eingesetzt werden.
  • Im Hinblick auf die Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung und auch im Hinblick auf eine Automatisierung des tatsächlichen Ausbildens elektrischer Kontakte ergibt sich ein besonders günstiger Aufbau, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung die Leiterbahnen lokal, abschnittsweise oder über ihre volle Erstreckung paarweise mit konstantem Abstand, äquidistant und/oder parallel zueinander ausgebildet sind. Ferner stellt sich dadurch auch eine besonders effiziente Nutzung der vom Träger aufgespannten Fläche ein.
  • Diese lässt sich weiter steigern, indem gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung der Träger Paare gegenüberliegender erster Kanten und zweiter Kanten aufweist und sich die Leiterbahnen insbesondere von einer ersten Kante eines Paares von Kanten bis zu der zweiten Kante des Paares von Kanten erstrecken.
  • Ein besonders hohes Maß an Anpassbarkeit an die Geometrie eines zu Grunde liegenden Batteriemoduls mit seinen Anschlüssen ergibt sich dann, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung der Träger mit oder als eine Folie und/oder mit einem oder als ein Folienlaminat ausgebildet ist.
  • Die Stabilität der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung für einen robusten Betrieb lässt sich steigern, indem ein Träger verwendet wird, der mit einer oder als eine Platte ausgebildet ist.
  • Eine besonders kostengünstige Anordnung mit einem hohen Maß an elektrischer Durchschlagsicherheit ergibt sich dann, wenn der Träger mit oder aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
  • Die Lagerhaltung und insbesondere die Montage der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung lassen sich verbessern, wenn der Träger mit einem oder als ein flexibles Material ausgebildet ist, weil dadurch in besonders einfacher Art und Weise eine dreidimensionale Anpassbarkeit an das Batteriemodul und die Ausgestaltung der Kontakte seiner Einzelzellen gewährleistet werden kann.
  • Besonders kostensparend lässt sich die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung mit einem hohen Maß an Flexibilität realisieren, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform auf bestimmte Herstellungstechniken zurückgegriffen wird. So kann es vorgesehen sein, dass der Träger ausgebildet ist mit einem Aufbau aus der Gruppe von Strukturen, die aufweist eine FPC-Struktur, eine flexible Leiterplatte, eine FFC-Struktur, ein Flachbandkabel, als Stanzgitterstruktur und insbesondere jeweils in eingebetteter Form.
  • Bei der Ausgestaltung der Leiterbahnen im Träger der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung bieten sich beliebige Möglichkeiten, solange die gewünschte Grundgeometrie der Mehrzahl von Leiterbahnen im Träger und deren gegenseitige elektrische Isolation gewährleistet bleiben.
  • So ist es gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung vorgesehen, dass das Material der Leiterbahnen mit oder aus einem Material aus der Gruppe von Materialien gebildet ist, die aufweist metallische Materialien, Metalle, elektrisch leitfähige Kunststoffe, elektrisch leitfähige Kohlenstoffmaterialien.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Batteriemodul geschaffen. Dieses kann trotz des Fokus auf den fahrzeugtechnischen Bereich mit Elektrofahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen grundsätzlich bei jeglicher Betriebs- oder Arbeitsvorrichtung eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist ausgebildet mit einer Mehrzahl von Einzelzellen, welche Anschlüsse aufweisen, einem oder mehreren elektrischen Kontakte zu einem oder zu mehreren Anschlüssen einer oder mehrerer Einzelzellen des Batteriemoduls, insbesondere für einen messenden Abgriff, und einer erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung zur Ausbildung des einen oder der mehreren elektrischen Kontakte.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Kontaktieren eines Batteriemoduls, welches ausgebildet ist mit einer Mehrzahl von Einzelzellen, welche Anschlüsse aufweisen mit den Schritten: (A) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung, (B) Ausrichten der Kontaktierungseinrichtung derart, dass ein oder mehrere Leiterbahnen der Kontaktierungseinrichtung – insbesondere vertikal – zur überlappenden Anlage kommen mit einem oder mit mehreren Anschlüssen einer oder mehrerer Einzelzellen des Batteriemoduls und/oder mit einem oder mehreren elektrisch vermittelnden Zellverbindern, und (C) Ausbilden einer Durchkontaktierung in oder an der Kontaktierungseinrichtung im Bereich einer Überlappung zwischen einer Leiterbahn und einem Anschluss und/oder Zellverbinder und dadurch mittelbares oder unmittelbares elektrisches Verbinden einer Leiterbahn mit einem oder mit mehreren der Anschlüsse.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
  • 1A bis 1E zeigen schematisch verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung mit und ohne Durchkontaktierungen.
  • 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung, welche an einem Batteriemodul montiert ist.
  • 3 bis 6 zeigen in schematischer Draufsicht andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung, welche jeweils an einer Anordnung einer Mehrzahl von Zellverbindern zur Verbindung von Einzelzellen eines Batteriemoduls angebracht ist.
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1A bis 6 Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
  • Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
  • Die 1A bis 1E zeigen verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10.
  • Dabei ist zum einen ein allgemeiner Grundzustand dargestellt ohne ausgebildete Durchkontaktierungen 31, 32 zur Ausgestaltung von Kontakten 11, 12, und zwar mit der Draufsicht gemäß 1A und den Seitenansichten gemäß den 1B und 1C auf eine der ersten oder kurzen Kanten 26 bzw. auf eine der zweiten und langen Kanten 27. Die Ansichten der 1D und 1E entsprechen denen der 1B bzw. 1C, wobei jedoch nunmehr verschiedene Ausgestaltungen von Durchkontaktierungen 31 und 32 zur Ausbildung von Kontakten 11 und 12 angedeutet sind.
  • Gemäß der Grundstruktur der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10 besteht diese aus einem Träger 20, der in der Draufsicht der 1A die Gestalt eines Rechteckes hat mit einem Paar erster oder kurzer Kanten 26 und einem Paar zweiter oder langer Kanten 27, die sich jeweils paarweise gegenüberliegen. Wie auch aus den 1B und 1C deutlich wird, besitzt der Träger 20 aus dem Trägermaterial 23 eine Unterseite 21 sowie eine Oberseite 22, die sich bei der Ausführungsform gemäß den 1A bis 1E planparallel gegenüberliegen und voneinander konstant beabstandet sind.
  • Obwohl die Grundstruktur der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10 der 1A bis 1E die einer Platte ist, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform die Kontaktierungseinrichtung 10 insgesamt flexibel und z. B. in der Ebene des Trägers 20 biegsam ausgebildet sein und/oder elastische Eigenschaften aufweisen, um an das Relief eines Batteriemoduls 1 mit einer Mehrzahl von Einzelzellen 5 dreidimensional anpassbar zu sein.
  • In den Träger 20 mit dem Trägermaterial 23 ist eine Mehrzahl von Leiterbahnen 35 eingebettet. Die Leiterbahnen 35 sind bei der Ausführungsform gemäß den 1A bis 1E voneinander äquidistant beabstandet, verlaufen parallel zu den zweiten oder langen Kanten 27 und zwischen den ersten oder kurzen Kanten 26. Auch sind die Leiterbahnen 35 aus einem elektrisch leitfähigen Material 33 gefertigt und von den zweiten oder langen Kanten 27, von der Oberseite 22 und von der Unterseite 21 des Trägers 20 beabstandet, wie den 1A bis 1C entnehmbar ist.
  • Zur Herstellung eines ersten oder unterseitigen Kontaktes 11 und/oder eines zweiten oder oberseitigen Kontaktes 12 können, wie dies in den 1D und 1E gezeigt ist, an einer bestimmten lateralen Position einer Leiterbahn 35 eine jeweilige unterseitige Durchkontaktierung 31 bzw. eine jeweilige oberseitige Durchkontaktierung 32 ausgebildet sein oder werden. Die Durchkontaktierungen 31 und 32 stellen somit einen elektrischen Kontakt der jeweiligen Leiterbahn 35 zur Unterseite 21 bzw. zur Oberseite 22 des Trägers 20 her.
  • Die Durchkontaktierungen 31 und 32 können mittels mechanischer Prozesse wie Stanzen, Nieten oder mittels thermischer oder optischer Vorgänge wie elektrischem Schweißen oder Laserschweißen ausgebildet werden. Es sind sämtliche Prozesse und Mittel denkbar, einen elektrischen Kontakt herstellen und aufrechterhalten, so auch Schrauben, Klemmen oder dergleichen.
  • Bei den 1D und 1E ist eine jeweilige unterseitige Durchkontaktierung 31 ausgebildet, um einen unterseitigen Kontakt 11 auszugestalten, wogegen eine jeweilige oberseitige Durchkontaktierung 32 dazu dient, einen oberseitigen Kontakt 12 zu etablieren, um z.B. eine vor den Zellpotentialen zu isolierende Messeinrichtung zu kontaktieren, z.B. Ein NTC-Element oder dergleichen.
  • Gemäß der Abfolge der 1D sind beliebige Kombinationen an derselben lateralen Position oder an unterschiedlichen lateralen Positionen im Verlauf einer jeweiligen Leiterbahn 35 denkbar. Dies kann z. B. dazu genutzt werden, unterschiedliche Formen eines elektrischen Abgriffs oder elektrischer Kontaktierungen an einem jeweiligen zu Grunde liegenden Batteriemodul 1 und seiner Einzelzellen 5 zu realisieren. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn jede Leiterbahn 35 mit höchstens einem Potential kontaktiert ist.
  • 2 zeigt in schematischer Draufsicht die Anwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10, wie sie beispielhaft in den 1A bis 1E dargestellt ist, und zwar im Zusammenhang mit einem Batteriemodul 1 mit einer Mehrzahl von Einzelzellen 5.
  • Das Batteriemodul 1 besteht bei der Ausführungsform der 2 aus vier Einzelzellen 5. Die Einzelzellen 5 weisen jeweils einen ersten oder negativen Anschluss 6 und einen zweiten oder positiven Anschluss 7 auf. Die Einzelzellen 5 sind jeweils um 180° zueinander verdreht im Gehäuse 2 des Batteriemoduls 1 aufgenommen und über Zellverbinder 8 miteinander in Serie verschaltet, um über die ersten und zweiten Modulanschlüsse 9-1 und 9-2 extern abgegriffen zu werden.
  • Diese Anordnung, die Verschaltung und der Abgriff sind jedoch nicht obligatorisch. So können eine Mehrzahl von Einzelzellen 5 zueinander parallel verschaltet und gruppenweise dann in Serie nach außen hin abgegriffen werden.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist auf der Oberseite des Batteriemodules 1 mit den Anschlüssen 6 und 7 der Einzelzellen 5 und den Zellverbindern 8 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10 aufgelegt und über unterseitige Durchkontaktierungen 31 direkt mit den Anschlüssen 6 und 7 der Einzelzellen 5 verbunden.
  • Auch diese Ausgestaltung ist nicht zwingend. Vielmehr können die eigentlichen Anschlüsse 6 und 7 – im Gegensatz zur Darstellung der 2 – mit einer kleiner dimensionierten Kontaktfläche ausgebildet sein, so dass dann über entsprechend großflächig ausgebildete Zellverbinder 8 über die unterseitigen Durchkontaktierungen 31 die Kontakte 11 ausgebildet werden.
  • Auch in dieser Hinsicht kann das erfindungsgemäße Konzept der Kontaktierungseinrichtung 10 mit seiner flexiblen Ausgestaltung zur Herstellung der Kontakte 11 und 12 eingesetzt werden.
  • In 2 ist zu erkennen, dass die jeweiligen unterseitigen Durchkontaktierungen 31 an verschiedenen Leiterbahnen 35 ausgebildet sind. Auf diese Art und Weise ist eine jeweilige Leiterbahn 35, die zur besseren Übersicht in der 2 zusätzlich mit einem der Bezugszeichen 41 bis 48 versehen ist, mit genau einem der Anschlüsse 6 oder 7 eines jeweiligen Batteriemodules 5 verbunden.
  • So kann über einen Abgriff 40, z.B. mittels eines Steckers, und über eine Messleitung 50 mit einer entsprechenden Anzahl von Einzelphasen für jede der Leiterbahnen 35 extern die relative Potenzialdifferenz zwischen den Anschlüssen 6 und 7 der Einzelzellen 5 einerseits, aber auch zwischen den externen Modulanschlüssen 9-1 und 9-2 andererseits erfasst werden.
  • So ergibt sich die Modulspannung des Batteriemoduls 1 insgesamt als Potenzialdifferenz zwischen den Leiterbahnen 35 mit den Nummern 45 und 48, wogegen die entsprechenden Spannungen der Einzelzellen 5 von links nach rechts in 2 durch folgende Leiterbahnpaarungen abgegriffen werden können 41 und 45, 42 und 46, 43 und 47 bzw. 44 und 48.
  • Auf diese Weise kann während des Betriebes des erfindungsgemäßen Batteriemodules 1 aus 2 die gesamte Modulspannung, aber auch die Spannung der Einzelzellen 5 in Abhängigkeit von den sonstigen Betriebszuständen erfasst werden, z.B. um eine Degradation des Batteriemodules 1 insgesamt oder der Einzelzellen frühzeitig zu erkennen.
  • Die 3 bis 6 zeigen schematische Draufsichten auf andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10, wie sie im Zusammenhang mit Durchkontaktierungen 31 bei verschiedenen Konfigurationen von Zellverbindern 8 eingesetzt werden.
  • Den Ausführungsformen der 3 bis 6 liegt ein erfindungsgemäßes Batteriemodul 1 mit 16 Einzelzellen 5 zu Grunde, die nicht explizit gezeigt sind. Diese werden mittels der Zellverbinder 8 miteinander ggf. gruppenweise seriell oder parallel verbunden. Der Abgriff zur Erfassung von Messwerten erfolgt über unterseitige Durchkontaktierungen 31 zu den Zellverbindern 8 hin.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 3 handelt es sich um eine Konfiguration, bei welcher die 16 Einzelzellen 5 des zu Grunde liegenden erfindungsgemäßen Batteriemodules 1 – ähnlich wie bei der Anordnung aus 2 – sämtlich in Serie geschaltet sind.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind immer parallel geschaltete Zweiergruppen von Einzelzellen 5 in Serie geschaltet.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 5 sind drei parallel geschaltete Dreiergruppen in Serie geschaltet.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 6 sind drei parallel geschaltete Vierergruppen von Einzelzellen 5 in Serie geschaltet.
  • Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
  • Derzeit werden Zellkontaktiersysteme (ZKS) mit entsprechenden Kontaktierungseinrichtungen produkt- oder projektspezifisch realisiert. Die aktuellen Kontaktierungseinrichtungen sind dabei jeweils nur für eine bestimmte Modulkonfiguration verwendbar und unter anderem abhängig von Zelltyp, Zellanzahl und Zellverschaltung. Die Signalleitungen werden z.B. als Kabelbaumlösungen ausgeführt.
  • Dies birgt folgende Nachteile:
    • – Projektspezifische Auslegungen der Komponenten eines ZKS oder eines Busbarmoduls sind nicht universell einsetzbar.
    • – Es erfolgt also eine Festlegung auf bestimmte Modulkonfigurationen.
    • – Die Variantenbildung muss durch alternative Komplettkomponenten erfolgen.
    • – Es müssen Montageboards zum Einsatz kommen.
    • – Die Variantenbildung in der Modulfertigung bedingt ein Beistellen der verschiedenen ZKS-Varianten als Zulieferteil.
  • Demgegenüber sieht die Erfindung unter anderem folgende Maßnahmen vor:
  • – Es wird ein kommunaler, also gemeinsamer Leitungssatzes für verschiedene Modulkonfigurationen hinsichtlich Zellanzahl und Verschaltung und bei ausreichender Ähnlichkeit ggf. auch hinsichtlich unterschiedlicher Zelltypen geschaffen.
    • – Es werden kommunale Abgriffspunkte für Messstellen über ein einheitliches Layout z.B. einer flexiblen Leiterplatine bereitgestellt, wobei auch andere Techniken möglich sind.
    • – Es kann ein einheitlicher Steckkontakt verwendet werden, bspw. im Sinne eines Tyco-MQS-nano mit FPC/FFC-Crimps.
    • – Die Montage der ZKS kann vor Ort inhouse erfolgen.
    • – Es ist eine Losgröße von 1 für die Kontaktierungsvorrichtung 10 und damit auch für die Zellmodule möglich.
    • – Bisherige Montageboards können entfallen.
  • Somit stellen sich erfindungsgemäß unter anderem folgende Vorteile ein:
    • – Bedienung mehrerer Modulkonfigurationen mit nur einem Leitungslayout
    • – Es wird die Modulfertigung in allen nötigen Varianten mit Losgröße 1 für die Kontaktierungseinrichtung 10 als ZKS z.B. auf einer Anlage möglich.
    • – Es ist eine Gleichteilstrategie für ZKS mehrerer Konfigurationen denkbar.
    • – Bisher notwendige Kabelkanäle und Montageboards können entfallen.
    • – Sowohl integrierte als auch externe Zellüberwachungs- oder CSC-Einheiten (CSC: Cell Surveillance Circuit) sind anschließbar, und zwar bei gleichem Layout z.B. der Flexplatine der Kontaktierungseinrichtung 10.
    • – CSC könnte so gestaltet werden, dass auch Gleichteilstrategie mit Selbstidentifikation der Modulkonfiguration möglich ist, z.B. durch Abtastung eines Spannungsniveaus.
  • Das erfindungsgemäße Konzept kann also zusätzlich oder alternativ verwendet werden, um messende und/oder vorsorgende Abgriffe für Einheiten zur Zell- und/oder zur Temperaturüberwachung auszubilden. Das heißt, der erfindungsgemäße Leitungssatz der Kontaktierungseinrichtung 10 kann der Strom-/Energieversorgung einer CSC-Einheit dienen.
  • Denkbar ist auch der Abgriff eines Spannungsabfalles an einem NTC-Element, also an einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten, welcher an oben liegenden Kontakten 12 zwischen zwei Leiterbahnen 35 ansetzt. Aus dem Spannungsabfall kann eine CSC-Einheit dann einen Temperaturwert an der entsprechenden Messstelle ermitteln. Es sind auch andere Methoden Temperaturbestimmung denkbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Batteriemodul
    2
    Gehäuse
    5
    Einzelzelle
    6
    (erster) Anschluss, Minuspol
    7
    (zweiter) Anschluss, Pluspol
    8
    Zellverbinder
    9-1
    (erster) Modulanschluss, Modulminuspol
    9-2
    (zweiter) Modulanschluss, Modulpluspol
    10
    Kontaktierungseinrichtung
    11
    erster Kontakt (von unten)
    12
    zweiter Kontakt (von oben)
    20
    Träger
    21
    Unterseite
    22
    Oberseite
    23
    (elektrisch isolierendes) Trägermaterial
    26
    erste, lange Kante
    27
    zweite, kurze Kante
    29
    Inneres des Trägers 20
    30
    Leiterbahnanordnung
    31
    erste Durchkontaktierung (von unten)
    32
    zweite Durchkontaktierung (von oben)
    33
    elektrisch leitfähiges Material
    35
    Leiterbahn
    40
    Abgriff, Stecker
    41–48
    Einzelleiter
    50
    Messleitung

Claims (11)

  1. Kontaktierungseinrichtung (10) für ein Batteriemodul (1) zur Ausbildung eines oder mehrerer elektrischer Kontakte (11, 12) zu einem oder zu mehreren Anschlüssen (6, 7) einer oder mehrerer Einzelzellen (5) des Batteriemoduls (1), insbesondere für einen messenden Abgriff, mit: – einem elektrisch isolierenden Träger (20) mit oder als einem elektrisch isolierenden Material (23), welcher im Wesentlichen flächen- oder schichtartig und mit einer Oberseite (21) und einer Unterseite (22) ausgebildet ist, und – einer Mehrzahl von Leiterbahnen (35) jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material (33), welche im Inneren (29) des Trägers (20) verlaufen, voneinander räumlich beabstandet und voneinander elektrisch isoliert sind, wobei ein jeweiliger Kontakt (11, 12) als lokale Durchkontaktierung (31, 32) zwischen Unterseite (22) und/oder Oberseite (21) des Trägers (20) zu einer der Leiterbahnen (35) ausbildbar oder ausgebildet ist.
  2. Kontaktierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Leiterbahnen (35) lokal, abschnittsweise oder über ihre volle Erstreckung paarweise mit konstantem Abstand, äquidistant und/oder parallel zueinander ausgebildet sind.
  3. Kontaktierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Träger (20) Paare gegenüberliegender erster Kanten (26) und zweiter Kanten (27) aufweist und sich die Leiterbahnen (35) insbesondere von einer ersten Kante (26) eines Paares von Kanten (26, 27) bis zu der zweiten Kante (26) des Paares von Kanten (26, 27) erstrecken.
  4. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (20) mit einer oder als eine Folie und/oder mit einem oder als ein Folienlaminat ausgebildet ist.
  5. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (20) mit einer oder als eine Platte ausgebildet ist.
  6. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (20) mit oder aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
  7. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (20) mit einer oder als einem flexiblen Material ausgebildet ist.
  8. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (20) ausgebildet ist mit einem Aufbau aus der Gruppe von Strukturen, die aufweist eine FPC-Struktur, eine flexible Leiterplatte, eine FFC-Struktur, ein Flachbandkabel, als Stanzgitterstruktur und insbesondere jeweils in eingebetteter Form.
  9. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher das Material der Leiterbahnen (35) mit oder aus einem Material aus der Gruppe von Materialien gebildet ist, die aufweist metallische Materialien, Metalle, elektrisch leitfähige Kunststoffe, elektrisch leitfähige Kohlenstoffmaterialien.
  10. Batteriemodul (1), insbesondere für eine Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit – einer Mehrzahl von Einzelzellen (5), welche Anschlüsse (6, 7) aufweisen, – einem oder mehreren elektrischen Kontakte (11, 12) zu einem oder zu mehreren Anschlüssen (6, 7) einer oder mehrerer Einzelzellen (5) des Batteriemoduls (1), insbesondere für einen messenden Abgriff, und – einer Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Ausbildung des einen oder der mehreren elektrischen Kontakte (11, 12).
  11. Verfahren zum Kontaktieren eines Batteriemoduls (1), welches ausgebildet ist mit einer Mehrzahl von Einzelzellen (5), welche Anschlüsse (6, 7) aufweisen, mit den Schritten: – Bereitstellen einer Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, – Ausrichten der Kontaktierungseinrichtung (10) derart, dass ein oder mehrere Leiterbahnen (35) der Kontaktierungseinrichtung (10) – insbesondere vertikal – zur überlappenden Anlage kommen mit einem oder mit mehreren Anschlüssen (6, 7) einer oder mehrerer Einzelzellen (5) des Batteriemoduls (1) und/oder mit einem oder mehreren elektrisch vermittelnden Zellverbindern (8), und – Ausbilden einer Durchkontaktierung (31, 32) in oder an der Kontaktierungseinrichtung (10) im Bereich einer Überlappung zwischen einer Leiterbahn (35) und einem Anschluss (6, 7) und/oder Zellverbinder (8) und dadurch mittelbares oder unmittelbares elektrisches Verbinden einer Leiterbahn (35) mit einem oder mit mehreren der Anschlüsse (6, 7).
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