DE102017205774A1 - Batteriemodul mit Hochstromfederkontakt - Google Patents

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Matthias Oechsle
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (10) aufweisend ein Modulgehäuse (10.1) und eine Mehrzahl an parallel in dem Modulgehäuse (10.1) angeordnete Batteriezellen (11), wobei zumindest zwei Batteriezellen (11) jeweils über zumindest ein Lagerelement (13) mechanisch an dem Modulgehäuse (10.1) gelagert sind und zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen (11) mittels zumindest eines Hochstromfederkontaktes (12) elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul gemäß dem ersten unabhängigen Patentanspruch sowie eine Batterie, insbesondere für ein zumindest elektrisch antreibbares Fahrzeug, gemäß dem zweiten unabhängigen Patentanspruch.
  • Stand der Technik
  • Aus der Druckschrift DE 10 2014 212 271 A1 ist ein Verbindungselement zum elektrischen Verbinden von Batteriezellen und/oder Batteriemodulen bekannt, wobei das Verbindungselement einen Anschlussbereich zur Verbindung mit einem Terminal und einen Aufnahmebereich zur lösbaren Verbindung eines Verbinders aufweist und wobei ein Federelement vorgesehen ist zwecks Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit dem Terminal.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Batteriemodul beansprucht, wobei das Batteriemodul ein Modulgehäuse und eine Mehrzahl an parallel in dem Modulgehäuse angeordnete Batteriezellen aufweist. Zumindest zwei Batteriezellen sind erfindungsgemäß jeweils über zumindest ein Lagerelement mechanisch an dem Modulgehäuse gelagert und zwei benachbart zueinander in dem Modulgehäuse angeordnete Batteriezellen sind mittels zumindest eines Hochstromfederkontaktes elektrisch miteinander verbunden, insbesondere elektrisch in Reihe geschaltet. Der Hochstromfederkontakt zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen ist somit erfindungsgemäß federnd (nachgiebig) ausgebildet. Der Hochstrompfad wird somit nur über Aneinanderreihen der Batteriezellen geometrisch parallel zueinander hergestellt. Die elektrische Verbindung der Batteriezellen ist somit von der mechanischen Lagerung der Batteriezellen in dem Modulgehäuse baulich getrennt. Dementsprechend dient das Lagerelement ausschließlich der mechanischen Lagerung der Batteriezelle in dem Modulgehäuse und der Hochstromfederkontakt dient ausschließlich der elektrischen Verbindung von zwei benachbart angeordneten Batteriezellen. Durch die bauliche und funktionale Trennung ist es ausgeschlossen, dass das Lagerelement zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen dient und/oder dass der Hochstromfederkontakt zur mechanischen Lagerung der Batteriezellen dient. Ein Bruch oder Versagen des Lagerelements führt somit nicht automatisch zu einem elektrischen Versagen des Batteriemoduls. Der Hochstromfederkontakt ist dabei elektrisch leitend ausgebildet, insbesondere ist der Hochstromfederkontakt derart ausgebildet, dass ein geringer Kontaktwiderstand herstellbar ist, sodass der Hochstrompfad einen geringen Widerstandswert aufweist. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, den Hochstromfederkontakt geometrisch und/oder chemisch derart auszubilden (z. B. durch Legierungen oder Beschichtungen), dass dieser unanfällig für Kontaktkorrosion, Abrasion oder Oxidation im elektrischen Kontaktbereich der zwei Batteriezellen ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Bauweise des Batteriemoduls, insbesondere die unabhängige ausschließliche elektrische sowie die ausschließliche mechanische Anbindung der Batteriezellen innerhalb des Modulgehäuses ermöglicht es, dass die Zellen lediglich in dem Modulgehäuse des Batteriemoduls eingesetzt werden müssen. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorteil, das Bauteil- und/oder Positionierungstoleranzen zwischen den Batteriezellen und/oder in dem Modulgehäuse ausgeglichen werden können. Darüber hinaus können die Batteriezellen des Batteriemoduls in dem Modulgehäuse einfach ausgetauscht werden. Auch kann eine gute Skalierbarkeit des Batteriemoduls dadurch erzielt werden, dass die mechanische Anbindung der Batteriezellen in dem Modulgehäuse unabhängig von der elektrischen Anbindung der zwei zueinander benachbarten Batteriezellen in dem Modulgehäuse ausgebildet ist. Der Hochstromfederkontakt ist erfindungsgemäß elastisch ausgebildet, sodass eine Federkraft zwischen den zwei miteinander elektrisch verbundenen Batteriezellen ausgeübt wird. So kann die elektrische Verbindung der beiden Batteriezellen auch bei Erschütterungen sichergestellt werden.
  • Damit zwischen den Batteriezellen ausreichend elektrische Energie übertragen werden kann, ist der Hochstromfederkontakt vorzugsweise mit einem (Mindest-)Querschnitt ausgebildet, welcher zwischen ungefähr 5 mm2 und ungefähr 25 mm2, vorzugsweise zwischen ungefähr 7 mm2 und ungefähr 12 mm2, besonders bevorzugt zwischen ungefähr 8,5 mm2 und ungefähr 10,5 mm2 beträgt. Außerdem ist es denkbar, dass der Hochstromfederkontakt einen spezifischen Widerstand von 0,005 bis 0,2 µΩ*m, bevorzugt zwischen 0,015 bis 0,04 µΩ*m aufweist, um geringe Energieverluste zur bewirken. Damit am Hochstromfederkontakt nur geringe Verlustleistungen entstehen, kann dieser entsprechend den Anforderungen mit ausreichend Querschnitt ausgeführt sein. Die vorliegende Erfindung erlaubt hierfür eine beliebige Skalierbarkeit des Hochstromfederkontaktes, da dieser aus einzelnen, geometrisch identischen Elementen aufgebaut sein kann. Übliche Querschnitte für Traktionsbatterien können im Bereich von 5mm2 bis 20mm2 liegen. Bei einem spezifischen Widerstand verwendbarer Materialien von ca. 25% IACS bis 63% IACS lassen sich hiermit elektrische Verbindungen schaffen, deren Übergangswiderstand weniger als 1/10 des Innenwiderstands der Zelle betragen.
  • Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungsgegenstände möglich.
  • Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, dass das Lagerelement als Festlager ausgebildet ist, wobei jede Batteriezelle separat über jeweils zumindest ein Festlager mechanisch mit dem Modulgehäuse fixiert ist. Hierbei ist eine Einzelfixierung der Batteriezellen in dem Modulgehäuse herstellbar, sodass keine oder im Wesentlichen keine Kraftübertragung zwischen den beiden elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen ermöglicht ist. Vorzugsweise sind die Festlager in dem Batteriemodul derart an dem Modulgehäuse angeordnet, dass ein Freiraum zwischen den Batteriezellen herstellbar ist. Die Trägheitskraft bzw. Trägheitsmasse beträgt somit in dem Festlager jeweils immer nur der entsprechend von der einzelnen Batteriezelle erzeugenden Trägheitskraft. Der Freiraum zwischen den zumindest elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen ist dabei vorzugsweise derart dimensioniert, dass der Hochstromfederkontakt eine kontinuierliche elektrische Verbindung zwischen den zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen herstellen kann. Erfindungsgemäß kann der Hochstromfederkontakt derart ausgebildet sein, dass Bauteil- und Positionierungstoleranzen in horizontaler und/oder vertikaler Richtung zwischen den Batteriezellen ausgeglichen werden können. Das Festlager kann vorzugsweise an einer Breitseite der Batteriezelle mit dem Modulgehäuse verbunden sein. Die Verbindung kann dabei kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder materialeinheitlich ausgebildet sein. Dabei kann das als Festlager ausgebildete Lagerelement mit dem Modulgehäuse verschraubt, verschweißt, vernietet, verklebt oder aus dem Modulgehäuse ausgebildet sein. Auch die Verbindung des Festlagers mit der Batteriezelle kann kraftschlüssig, formschlüssig und/oder materialeinheitlich ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Batteriezelle elektrisch thermisch gegen das Modulgehäuse isoliert und/oder thermisch an das Modulgehäuse angebunden. Außerdem ist somit eine einfache Montage der jeweiligen Batteriezelle im Batteriemodul möglich.
  • Es ist des Weiteren denkbar, dass das Lagerelement als ein Federelement ausgebildet ist, wobei insbesondere eine Zellaufnahme vorgesehen ist, in der die Batteriezellen parallel zueinander angeordnet und die Zellaufnahme über zumindest ein Federelement mit dem Modulgehäuse mechanisch verbunden ist. Über die erfindungsgemäße Zellaufnahme können mehrere Zellen, insbesondere parallel zueinander benachbart angeordnet sein, sodass ein Zellstack entsteht und die in der Zellaufnahme angeordneten Batteriezellen durch das Federelement zusammengepresst werden. Auch hierbei ist eine Kraftübertragung zwischen den Zellen herstellbar. Dementsprechend kann eine lückenlose Aneinanderreihung der Batteriezellen ermöglicht werden, wodurch die elektrische Verbindung über den Hochstromfederkontakt ausfallsicherer gegenüber Bauteil- und/oder Positionierungstoleranzen ausgebildet ist. Das Lagerelement kann lediglich an den äußersten Batteriezellen in dem Modulgehäuse angeordnet und/oder zwischen den benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen positioniert sein. Das Lagerelement ist bei einer Verwendung einer Zellaufnahme zwischen der Zellaufnahme und dem Modulgehäuse angeordnet. Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass das Federelement aus dem Modulgehäuse oder aus der Zellaufnahme ausgebildet ist. Darüber hinaus kann ein separat ausgebildetes Federelement zwischen Zellaufnahme und Modulgehäuse angeordnet sein. Auch kann eine Mehrzahl an Federelementen zwischen den Batteriezellen und/oder zwischen der Zellaufnahme und dem Modulgehäuse und/oder zwischen den Batteriezellen und dem Modulgehäuse angeordnet sein. Das Federelement ist dabei vorzugsweise derart dimensioniert, dass die Trägheitskräfte zwischen den Batteriezellen aufgenommen werden können, sodass eine mechanische Beschädigung der Batteriezellen unterbunden werden kann. Üblicherweise beträgt die Kraftübertragung infolge der Trägheitskräfte in einem Lastfall zwischen ungefähr 10 N und 20 kN. Vorzugsweise ist die Zellaufnahme elektrisch isolierend gegenüber dem Modulgehäuse und/oder der Batteriezelle ausgebildet und/oder thermisch angebunden.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass der Hochstromfederkontakt an zumindest einer Längsseite und/oder einer Breitseite der Batteriezelle angeordnet ist. Die Längsseite bzw. Längsfläche der Batteriezelle soll dabei erfindungsgemäß die Fläche definieren, welche zwischen den parallel zueinander angeordneten Batteriezellen ausgebildet ist. Eine Anordnung des Hochstromfederkontaktes an der Breitseite der Batteriezellen ermöglicht einen Bauteil- und/oder Positionierungstoleranzausgleich in insbesondere orthogonaler Richtung. Wird der Federkontakt an einer Längsseite der Batteriezelle angeordnet, so ist ein Ausgleich der Bauteil- und/oder Positionierungstoleranzen in horizontaler Richtung ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass der Hochstromfederkontakt stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der Batteriezelle verbunden ist, wobei insbesondere der Federkontakt zumindest abschnittsweise aus einem Terminal der Batteriezelle gebildet ist. Ein Terminal der Batteriezelle kann dabei auch als Pol und/oder eine Anschlussfahne der Batteriezelle im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Eine stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung eines Hochstromfederkontaktes mit der Batteriezelle kann erfindungsgemäß bspw. gebondet, galvanisch verbunden, geschweißt und/oder gelötet ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass der Federkontakt mittels Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Widerstandsschweißen mit der Batteriezelle, insbesondere dem Terminal/Pol der Batteriezelle verbunden wird. Dadurch kann der Widerstandspfad zwischen den beiden elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen verringert werden. Der Hochstromfederkontakt kann dabei bspw. aus einem Stanzblech ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige und einfache Herstellungsweise und einfache Montage der Batteriezellen im Batteriemodul. Auch ist es denkbar, dass der Hochstromfederkontakt aus der Batteriezelle geformt bzw. gebildet ist.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn zwischen den Batteriezellen zumindest ein (mechanischer) Abstandshalter angeordnet ist, wobei insbesondere der Abstandshalter aus dem Zellgehäuse der Batteriezelle gebildet ist. Ein Abstandshalter kann erfindungsgemäß auch als Spacer zwischen zumindest zwei Batteriezellen verstanden werden. Der erfindungsgemäße Abstandshalter erlaubt ein „Atmen der Zellen“ (geometrische Veränderung der Zelle), insbesondere in dem Bereich der Batteriezelle, welche zwischen den Abstandshaltern oder benachbart vom Abstandshalter ausgebildet ist.
  • Der Abstandshalter kann vorzugsweise starr ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass der Abstandshalter aus einem Kunststoff oder einer Keramik ausgebildet ist, sodass eine elektrisch isolierende Kontaktierung der parallel zueinander beanstandeten Batteriezellen herstellbar ist. Das Atmen, das auch als Schwellen der Batteriezelle bezeichnet werden kann, kann während des Lebenszyklus der Batteriezelle bspw. beim Laden der Batteriezelle entstehen. Das Lagerelement ist dabei vorzugsweise an den Außenseiten der Längsfläche der Batteriezelle angeordnet. Insbesondere ist der Bereich mittig der Längsfläche bzw. Längsseite der Batteriezelle von einem Atmen bzw. von Schwellungen der Batteriezelle betroffen. Der Bereich zwischen zumindest zwei Abstandshaltern an einer Batteriezelle oder benachbart vom Abstandshalter ermöglicht somit in definierter Weise ein Schwellen zwischen den zueinander angeordneten Batteriezellen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Abstandshalter aus dem Zellgehäuse der Batteriezelle ausgebildet ist. Der Abstandshalter kann dabei an der Batteriezelle fixiert oder nachträglich eingebracht werden. Der Abstandshalter kann erfindungsgemäß derart dimensioniert sein, dass ein Abstand zwischen zumindest zwei Batteriezellen zwischen 0,5 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 5 mm und ungefähr 25 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und ungefähr 20 mm beträgt.
  • Es ist des Weiteren denkbar, dass der Federkontakt eine im Wesentlichen punktförmig ausgebildete Kontaktfläche aufweist. Punktförmig meint dabei eine konvex bzw. abstehend ausgebildete Kontaktfläche, welche zur elektrischen Kontaktierung zwischen zwei zueinander beabstandet angeordneten Batteriezellen in dem Modulgehäuse ermöglicht. Über die punktförmige Kontaktfläche wird der Widerstandspfad zwischen den zwei elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen reduziert.
  • Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass der Federkontakt zumindest lamellenartig, ringförmig, scheibenförmig, spiralförmig oder linear ausgebildet ist. Ist der Hochstromfederkontakt lamellenartig ausgebildet, so kann sich eine kammförmige, federnde elektrische Verbindung zwischen zwei Batteriezellen ausbilden. Die Lamellen sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Federkraft zwischen zwei Batteriezellen herstellbar ist. Erfindungsgemäß kann es sich auch um eine Blattfeder zwischen zumindest zwei Batteriezellen als Hochstromfederkontakt handeln. Darüber hinaus ist es denkbar, dass ein federgelagerter Kontaktstift in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse an zumindest einer Batteriezelle angeordnet ist, sodass der federgelagerte Kontaktstift federnd im Gehäuse angeordnet ist und eine elektrische Verbindung zu einer benachbart angeordneten Batteriezelle herstellen kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Federkontakt eine Vielzahl an Kontaktpunkten ausweist. Insbesondere kann der Federkontakt kammartig ausgebildet sein und eine Vielzahl an Kontaktfingern aufweisen. Vorzugsweise weist der Federkontakt zwischen 1 und 20, besonders bevorzugt zwischen 5 und 18 Kontaktpunkten auf.
  • Vorteilhafterweise kann der Federkontakt zumindest Zinn, Nickel, Gold, Silber, Kupfer und/oder Aluminium aufweisen. Auch ist es denkbar, dass der Federkontakt Bronze aufweist, Nickel-Phosphor, Gold-Kobalt oder Silber-Antimon. Insbesondere Bronze, Nickel-Phosphor, Gold-Kobalt oder Silber-Antimon weisen eine hohe Reibkorrosionswiderstandsfähigkeit auf. Gold, Silber, Silber-Antimon oder Gold-Kobalt weisen einen sehr geringen Widerstandswert auf, sodass möglichst verlustfrei elektrische Energie zwischen zwei Batteriezellen übertragen werden kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Batterie beansprucht, wobei die Batterie insbesondere für ein zumindest elektrisch antreibbares Fahrzeug ausgebildet ist und eine Mehrzahl an zumindest elektrisch miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Batteriemodulen aufweist. Dementsprechend ergeben sich für die erfindungsgemäße Batterie sämtliche Vorteile und Merkmale, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschrieben worden sind.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
  • In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale, auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen, die identischen Bezugszeichen verwendet.
  • Es zeigen:
    • 1 eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
    • 2 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
    • 3 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
    • 4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
    • 5 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls und
    • 6 mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstromfederkontaktes.
  • In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen identische Bezugszeichen verwendet.
  • In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Batteriemodul 10 gezeigt, wobei das Batteriemodul 10 ein Modulgehäuse 10.1 aufweist, in dem eine Mehrzahl (in 1 vier Batteriezellen 11) an parallel in dem Modulgehäuse 10.1 angeordnete Batteriezellen 11 gezeigt sind. Zumindest zwei Batteriezellen 11 sind jeweils über ein Lagerelement 13 mechanisch an dem Modulgehäuse 10.1 gelagert. In 1 werden die beiden äußersten Batteriezellen 11 des Batteriemoduls 10 mit einem erfindungsgemäßen Lagerelement 13 mechanisch an dem Modulgehäuse 10.1 gelagert. Die Lagerelemente 13 sind dabei als ein Federelement ausgebildet, sodass die Lagerelemente 13 eine Federkraft auf die Batteriezellen 11 übertragen, sodass die Batteriezellen 11 zusammengepresst werden. Die Batteriezellen 11 sind gemäß 1 federnd in dem Modulgehäuse 10.1 gelagert. Zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen 11 sind mittels zumindest eines Hochstromfederkontaktes 12 elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist in 1 der elektrische Hochstromfederkontakt 12 auf einer Breitseite 11.2 der Batteriezelle 11 angeordnet. Der Hochstromfederkontakt 12 ermöglicht in 1 insbesondere einen Bauteil- und Positionierungstoleranzausgleich in orthogonaler Richtung. Die Lagerelemente 13 ermöglichen eine Kraftaufnahme, einen Bauteil- und Positionierungstoleranzausgleich in orthogonaler und axialer/horizontaler Richtung. Dementsprechend können Trägheitskräfte der Batteriezellen 11 von den als Federelement ausgebildeten Lagerelementen 13 aufgenommen werden. Erfindungsgemäß kann das Lagerelement 13 auch als Federdämpferkombination ausgebildet sein. Mittels der Lagerelemente 13 sind die Batteriezellen 11 in 1 als ein Zellstack miteinander verbunden. Zwischen jeweils zwei Batteriezellen 11 sind zwei Abstandshalter 14 angeordnet, sodass ein definierter Abstand zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 11 hergestellt ist. Somit kann ein Atmen der Zellen innerhalb des Modulgehäuses 10.1 des Batteriemoduls 10 ermöglicht werden.
  • In 2 ist eine weitere mögliche Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 10 gezeigt. In dem Modulgehäuse 10.1 des Batteriemoduls 10 sind insgesamt vier Batteriezellen 11 benachbart zueinander angeordnet. Im Unterschied zu der Ausführungsform in 1, ist der Hochstromfederkontakt 12 in 2 an einer Längsseite/Längsfläche der Batteriezellen 11 angeordnet. Die weiteren Merkmale der Ausführungsform des Batteriemoduls 10 in 2 sind identisch zu der Ausführungsform in 1.
  • Die 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 10 aufweisend eine Zellaufnahme 15, in der insgesamt vier Batteriezellen 11 benachbart zueinander angeordnet sind. Die Zellaufnahme 15 ist dabei über ein Lagerelement 13 an dem Modulgehäuse 10.1 gelagert. In 3 sind jeweils zwei Lagerelemente 13 an der äußersten Längsfläche 11.1 der Batteriezellen 11 gezeigt. Die Lagerelemente 13 und die Zellaufnahme 15 pressen die Batteriezellen 11 derart mechanisch zusammen, dass ein Zellstack entsteht, indem zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen 11 mittels zumindest eines Hochstromfederkontaktes 12 elektrisch miteinander verbunden sind. Der Hochstromfederkontakt 12 ist in 3 aus einem Teil des Zellgehäuses 11.3 gebildet. Der Hochstromfederkontakt ermöglicht gleichzeitig die Funktion eines Abstandshalters 14 zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 11, sodass ein Atmen der Batteriezellen 11 ermöglicht ist. Der Hochstromfederkontakt 12 ermöglicht eine punktförmige Kontaktfläche 12.1 zwischen den Batteriezellen 11, sodass der Widerstandspfad zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batteriezellen 11 gering gehalten werden kann. Das Zellgehäuse 11.3 der Batteriezellen 11 in 3 weist entsprechend elastische/federnde Eigenschaften auf, sodass ein federnder Hochstromfederkontakt 12 aus dem Zellgehäuse 11.3 der Batteriezelle 11 gebildet werden kann. Der aus dem Zellgehäuse 11.3 herausstehende/konvex ausgebildete Hochstromfederkontakt 12 ist somit elektrisch leitend ausgebildet und in Kontakt mit einer Pol-/Kontaktfläche 12.1 der benachbart angeordneten Batteriezelle 11.
  • In 4 ist eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 10 gezeigt, wobei das Batteriemodul 10 ein Modulgehäuse 10.1 aufweist, in dem vier Batteriezellen 11 angeordnet sind. Jede Batteriezelle 11 ist dabei über Festlager 13 mit dem Modulgehäuse 10.1 verbunden. Die Festlager 13 sind aus dem Modulgehäuse 10.1 gebildet. Das Festlager 13 ist an der Breitseite 11.2 der Batteriezelle 11 angeordnet, wobei jeweils zwei Festlager 13 an einer Breitseite 11.2 einer Batteriezelle 11 angeordnet sind. An einer Längsfläche im Bereich des Zellterminals/Pols ist ein Hochstromfederkontakt 12 ausgebildet, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei nebeneinander angeordneten Batteriezellen 11 herstellbar ist. Die Ausführungsform der 4 und der 6 ermöglichen eine Einzelfixierung der Batteriezellen 11. Somit gibt es keine oder im Wesentlichen keine Kraftübertragung zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 11. Darüber hinaus ist ein Freiraum zwischen zwei Batteriezellen 11 herstellbar, sodass ein Atmen der Batteriezellen 11 ermöglicht ist. Lediglich die Trägheitsmasse von nur einer Batteriezelle 11 wird somit auf das Modulgehäuse 10.1 übertragen. Eine Kraftübertragung der Trägheitskraft zwischen den einzelnen Batteriezellen 11 wird somit im Wesentlichen unterbunden.
  • In 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 10 gezeigt. Das Batteriemodul 10 weist in 5 vier Batteriezellen 11 auf, wobei die Batteriezellen 11 über ein Festlager 13 mit dem Modulgehäuse 10.1 verbunden sind. An der Längsfläche 11.1 der Batteriezellen 11 ist ein Hochstromfederkontakt 12 angeordnet, wobei der Hochstromfederkontakt 12 einen im Wesentlichen punktförmigen Kontaktpunkt 12.1 aufweist. Jeweils ein Festlager 13 fixiert eine Batteriezelle 11 an dem Modulgehäuse 10.1. Dabei ist das Festlager 13 an einer Breitseite 11.2 der Batteriezellen 11 angeordnet, sodass eine Einzelfixierung der Batteriezellen 11 in dem Modulgehäuse 10.1 entsteht.
  • In 6 sind mögliche Ausführungsformen von Hochstromfederkontakten 12 gezeigt. In einem ersten Ausführungsbeispiel aus 6 ist der Hochstromfederkontakt 12 lamellen-/wellenartig ausgebildet und zwischen den Batteriezellen 11 angeordnet. Ein erfindungsgemäßer Hochstromfederkontakt 12 kann vor der Montage oder nachträglich zwischen die Batteriezellen 11 angeordnet werden. Der lamellenartig ausgebildete Hochstromfederkontakt 12 weist jeweils punktförmige Kontaktflächen 12.1 zwischen den Batteriezellen 11 auf. In 6 weist die erste Ausführungsform des Hochstromfederkontaktes 12 insgesamt drei Kontaktpunkte 12.1 zwischen den Batteriezellen 11 auf. Die zweite Ausführungsform aus 6 eines erfindungsgemäßen Hochstromfederkontaktes 12 ist als Spiralfeder 12 ausgebildet und weist eine entsprechende Kontaktfläche 12.1 an den Batteriezellen 11 auf. Ein als Spiralfeder ausgebildetes Hochstromfederkontaktelement ermöglicht einen Bauteil- und Positionierungstoleranzausgleich in orthogonaler und horizontaler Richtung. Die dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstromfederkontaktes 12 in der 6 zeigt eine scheibenförmige Ausbildung, wobei eine konvex ausgebildete Scheibe 12 eine punktförmige Kontaktfläche 12.1 an der Batteriezelle 11 ausbildet. Die dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstromfederkontaktes 12 in 6 ermöglicht einen im Wesentlichen horizontalen Bauteil- und Positionierungstoleranzausgleich. Weitere mögliche Ausführungsformen eines Hochstromfederkontaktes 12 können erfindungsgemäß ringförmig, linear oder als federgelagerter Kontaktstift in einem Gehäuse ausgebildet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014212271 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Batteriemodul (10) aufweisend ein Modulgehäuse (10.1) und eine Mehrzahl an parallel in dem Modulgehäuse (10.1) angeordnete Batteriezellen (11), wobei zumindest zwei Batteriezellen (11) jeweils über zumindest ein Lagerelement (13) mechanisch an dem Modulgehäuse (10.1) gelagert sind und zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen (11) mittels zumindest eines Hochstromfederkontaktes (12) elektrisch miteinander verbunden sind.
  2. Batteriemodul (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (13) als Festlager ausgebildet ist, wobei jede Batteriezelle (11) separat über jeweils zumindest ein Festlager mechanisch an dem Modulgehäuse (10.1) fixiert ist.
  3. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (13) als ein Federelement ausgebildet ist, wobei insbesondere eine Zellaufnahme (15) vorgesehen ist, in der die Batteriezellen (11) parallel zueinander angeordnet und die Zellaufnahme über zumindest ein Federelement (13) mit dem Modulgehäuse (10.1) mechanisch verbunden ist.
  4. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkontakt (12) an zumindest einer Längsseite (11.1) und/oder Breitseite (11.2) der Batteriezellen (11) angeordnet ist.
  5. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkontakt (12) stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der Batteriezelle (11) verbunden ist, insbesondere dass der Federkontakt (12) zumindest abschnittsweise aus einem Terminal der Batteriezelle (11) gebildet ist.
  6. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batteriezellen (11) zumindest ein Abstandshalter (14) angeordnet ist, wobei insbesondere der Abstandshalter (14) aus dem Zellgehäuse (11.3) der Batteriezelle (11) gebildet ist.
  7. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkontakt (12) eine im Wesentlichen punktförmig ausgebildete Kontaktfläche (12.1) aufweist.
  8. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkontakt (12) zumindest lamellenartig, ringförmig, scheibenförmig, spiralförmig oder linear ausgebildet ist.
  9. Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkontakt (12) zumindest Zinn, Nickel, Gold, Silber oder Kupfer aufweist.
  10. Batterie (100), insbesondere für ein zumindest elektrisch antreibbares Fahrzeug, mit einer Mehrzahl an zumindest elektrisch miteinander verbundenen Batteriemodulen (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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