DE102017218913A1 - Electrical bridging element, electrical energy storage and device - Google Patents

Electrical bridging element, electrical energy storage and device Download PDF

Info

Publication number
DE102017218913A1
DE102017218913A1 DE102017218913.4A DE102017218913A DE102017218913A1 DE 102017218913 A1 DE102017218913 A1 DE 102017218913A1 DE 102017218913 A DE102017218913 A DE 102017218913A DE 102017218913 A1 DE102017218913 A1 DE 102017218913A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical
energy storage
circuit board
bridging element
printed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017218913.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Oechsle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017218913.4A priority Critical patent/DE102017218913A1/en
Publication of DE102017218913A1 publication Critical patent/DE102017218913A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/025—Soldered or welded connections with built-in heat generating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/512—Connection only in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/026—Soldered or welded connections comprising means for eliminating an insulative layer prior to soldering or welding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) und elektrischer Energiespeicher aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter (2, 7), eine Reaktionsfolie (4), eine Lotschicht (3) und eine Isolationsschicht (5), die die elektrischen Leiter (2, 7) elektrisch voneinander isoliert,wobei die Reaktionsfolie (7), die Isolationsschicht und die Lotschicht (3) derart zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) angeordnet sind, dass die Reaktionsfolie (4) bei einer exothermen Reaktion die Lotschicht (3) aufschmilzt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) hergestellt wird,wobei eine Leiterplatte (8) zwischen den elektrischen Leitern angeordnet ist zur Aktivierung der Reaktionsfolie (4), insbesondere wobei die Leiterplatte (8) als flexible Leiterplatte ausgeführt ist,wobei die Leiterplatte (8) zumindest eine Leiterbahn (6) aufweist.An electrical bridging element (1, 101) and an electrical energy store having at least a first and a second electrical conductor (2, 7), a reaction foil (4), a solder layer (3) and an insulation layer (5) which surrounds the electrical conductors (2, 7) are electrically isolated from one another, the reaction foil (7), the insulating layer and the solder layer (3) being arranged between the electrical conductors (2, 7) such that the reaction foil (4) melts the solder layer (3) in an exothermic reaction so that an electrically conductive connection between the electrical conductors (2, 7) is produced, wherein a printed circuit board (8) is arranged between the electrical conductors for activating the reaction film (4), in particular wherein the printed circuit board (8) designed as a flexible printed circuit board is, wherein the circuit board (8) has at least one conductor track (6).

Description

Feld der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Überbrückungselement, einen elektrischen Energiespeicher und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to an electrical bypass element, an electrical energy storage and a device according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

EP 2 642 582 B1 zeigt ein elektrisches Überbrückungselement, insbesondere zur Überbrückung von defekten Speicherzellen eines Energiespeichers. Dabei ist zwischen zwei elektrischen Leitern eine Schichtfolge mit einer elektrischen Isolationsschicht und einem reaktiven Schichtstapel angeordnet, der mittels einer exothermen Reaktion die Isolationsschicht auflösen und somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern herstellen kann. EP 2 642 582 B1 shows an electrical bridging element, in particular for bridging defective memory cells of an energy storage device. In this case, a layer sequence with an electrical insulation layer and a reactive layer stack is arranged between two electrical conductors, which dissolve the insulating layer by means of an exothermic reaction and thus can produce an electrically conductive connection between the electrical conductors.

US 2015/0194797 A1 zeigt eine Kühlvorrichtung für einen elektrischen Verbinder in einer Energieverteilungsanordnung. US 2015/0194797 A1 shows a cooling device for an electrical connector in a power distribution arrangement.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem elektrischem Überbrückungselement aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter, eine Reaktionsfolie, eine Lotschicht und eine Isolationsschicht, die die elektrischen Leiter elektrisch voneinander isoliert, wobei die Reaktionsfolie, die Isolationsschicht und die Lotschicht derart zwischen den elektrischen Leitern angeordnet sind, dass die Reaktionsfolie bei einer exothermen Reaktion die Lotschicht aufschmilzt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern hergestellt wird, wobei eine Leiterplatte zwischen den elektrischen Leitern angeordnet ist zur Aktivierung der Reaktionsfolie, insbesondere wobei die Leiterplatte als flexible Leiterplatte ausgeführt ist, wobei die Leiterplatte zumindest eine Leiterbahn aufweist.The invention is based on an electrical bridging element comprising at least a first and a second electrical conductor, a reaction foil, a solder layer and an insulating layer which electrically isolates the electrical conductors from one another, wherein the reaction foil, the insulating layer and the solder layer are arranged between the electrical conductors in that the reaction foil melts the solder layer in an exothermic reaction, so that an electrically conductive connection is established between the electrical conductors, wherein a printed circuit board is arranged between the electrical conductors for activating the reaction foil, in particular wherein the circuit board is designed as a flexible printed circuit board, wherein the circuit board has at least one conductor track.

Hintergrund der Erfindung ist die Bereitstellung eines zuverlässigen Überbrückungselementes. Die Leiterplatte fungiert als Aktivierungselement für die Reaktionsfolie und ist in einfacher Art und Weise kontaktierbar. Die Herstellung des elektrischen Überbrückungselementes ist erleichtert.Background of the invention is the provision of a reliable bridging element. The printed circuit board acts as an activating element for the reaction foil and can be contacted in a simple manner. The production of the electrical bridging element is facilitated.

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

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterbahn einen mäanderförmigen Leiterbahnabschnitt auf, insbesondere wobei der Leiterbahnabschnitt mit Lot beschichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Reaktionsfolie thermisch aktivierbar ist mittels des Leiterbahnabschnitts, der sich erwärmt, wenn Strom durch den Leiterbahnabschnitt fließt.According to an advantageous embodiment, the conductor track has a meander-shaped conductor track section, in particular wherein the conductor track section is coated with solder. The advantage here is that the reaction foil is thermally activated by means of the conductor track section, which heats up when current flows through the conductor track section.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterbahn mit einer Kontaktfläche zur Kontaktierung der Reaktionsfolie verbunden. Vorteilhafterweise ist die Leiterbahn auf einen Innenlage der Leiterplatte angeordnet, so dass die Leiterbahn von der Reaktionsfolie beabstandet ist und lediglich mittels der Kontaktfläche mit der Reaktionsfolie verbunden ist. Dadurch ist ein Punktkontakt zwischen der Reaktionsfolie und der Kontaktfläche ermöglicht, der eine lokale Erhöhung der Stromdichte ermöglicht, die die Zündung der Reaktionsfolie verbessert.According to a further advantageous embodiment, the conductor track is connected to a contact surface for contacting the reaction foil. Advantageously, the conductor track is arranged on an inner layer of the printed circuit board, so that the conductor track is spaced from the reaction foil and is connected to the reaction foil only by means of the contact surface. This allows a point contact between the reaction foil and the contact surface, which allows a local increase in the current density, which improves the ignition of the reaction foil.

Vorteilhafterweise ist die Kontaktfläche als Auskragung aus der Leiterbahn ausgeführt, wobei die Kontaktfläche einstückig mit der Leiterbahn ausgeführt ist. Somit ist ein geringer elektrischer Widerstand zwischen der Leiterbahn und der Kontaktfläche ermöglicht.Advantageously, the contact surface is designed as a projection of the conductor track, wherein the contact surface is formed integrally with the conductor track. Thus, a low electrical resistance between the conductor track and the contact surface is made possible.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Leiterplatte als Isolationsschicht fungiert. Dadurch ist die Leiterplatte als integrales Design-Element verwendbar, das sowohl als elektrisch isolierende Schicht zwischen den elektrischen Leitern als auch als Aktivierungselement für die Reaktionsfolie fungiert. Somit sind Bauteile einsparbar und die Herstellung des elektrischen Überbrückungselementes ist erleichtert.It is also advantageous if the printed circuit board acts as an insulating layer. As a result, the printed circuit board can be used as an integral design element, which functions both as an electrically insulating layer between the electrical conductors and as an activation element for the reaction film. Thus, components can be saved and the production of the electrical bridging element is facilitated.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Leiterplatte weitere Leiterbahnen zur Kontaktierung der elektrischen Leiter aufweist. Somit sind alle externen Anschlüsse des Überbrückungselementes an der Leiterplatte anschließbar.Furthermore, it is advantageous if the printed circuit board has further strip conductors for contacting the electrical conductors. Thus, all external connections of the bridging element can be connected to the circuit board.

Der Kern der Erfindung bei dem elektrischen Energiespeicher aufweisend zumindest eine Energiespeicherzelle und zumindest ein elektrisches Überbrückungselement wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Überbrückungselement bezogenen Ansprüche, besteht darin, dass das elektrische Überbrückungselement parallel geschaltet zu zumindest einer Energiespeicherzelle des elektrischen Energiespeichers angeordnet ist.The core of the invention in the electrical energy storage having at least one energy storage cell and at least one electrical bridging element as described above or according to one of the bridging element related claims, is that the electrical bypass element is connected in parallel to at least one energy storage cell of the electrical energy store.

Hintergrund der Erfindung ist, dass die Energiespeicherzelle in einer Gefahrensituation mittels des Überbrückungselements kurzgeschlossen wird. Dadurch wird der Separator in der Zelle aufgeschmolzen und ein Überhitzen der Energiespeicherzelle zum Beispiel durch einen Kurzschluss oder einen kritischen Ladezustand ist vermeidbar.Background of the invention is that the energy storage cell is short-circuited in a dangerous situation by means of the bridging element. As a result, the separator is melted in the cell and overheating of the energy storage cell, for example by a short circuit or a critical state of charge is avoidable.

Der Kern der Erfindung bei dem elektrischen Energiespeicher aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul, das eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen und eine Steuerung aufweist, wobei jede Energiespeicherzelle ein jeweiliges elektrisches Überbrückungselement, wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Überbrückungselement bezogenen Ansprüche, aufweist, ist, dass das jeweilige elektrische Überbrückungselement parallel geschaltet zu der jeweiligen Energiespeicherzelle angeordnet ist, wobei die Steuerung mittels einer Leiterplatte signalleitend mit den elektrischen Überbrückungselementen verbunden ist. The core of the invention in the electrical energy storage having at least one Energy storage module, which has a plurality of energy storage cells and a controller, each energy storage cell having a respective electrical bridging element, as described above or according to one of the bridging element related claims, is that the respective electrical bridging element is arranged in parallel with the respective energy storage cell , wherein the controller is connected by means of a printed circuit board signal-conducting with the electrical bridging elements.

Hintergrund der Erfindung ist, dass die Energiespeicherzellen überwachbar sind mittels der Steuerung und die elektrischen Überbrückungselemente in einer Gefahrensituation auslösbar sind von der Steuerung.The background of the invention is that the energy storage cells can be monitored by means of the controller and the electrical bridging elements can be triggered in a dangerous situation by the controller.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Energiespeicherzellen mittels zumindest eines Zellverbinders elektrisch parallel geschaltet angeordnet, wobei zumindest ein elektrischer Leiter elektrisch leitend mit dem Zellverbinder verbunden ist, insbesondere als Zellverbinder fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass die reaktiven Schichten des elektrischen Überbrückungselementes zwischen dem Zellverbinder und einem elektrischen Anschluss der Energiespeicherzelle anordenbar sind. Dadurch ist der elektrische Widerstand reduzierbar.According to an advantageous embodiment, the energy storage cells are arranged electrically connected in parallel by means of at least one cell connector, wherein at least one electrical conductor is electrically conductively connected to the cell connector, in particular acts as a cell connector. The advantage here is that the reactive layers of the electrical bridging element between the cell connector and an electrical connection of the energy storage cell can be arranged. As a result, the electrical resistance can be reduced.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Energiespeicherzellen mittels zumindest eines Zellverbinders elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet, wobei zumindest ein elektrischer Leiter elektrisch leitend mit dem Zellverbinder verbunden ist, insbesondere als Zellverbinder fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass die reaktiven Schichten des elektrischen Überbrückungselementes zwischen dem Zellverbinder und einem elektrischen Anschluss der Energiespeicherzelle anordenbar sind. Dadurch ist der elektrische Widerstand reduzierbar.According to a further advantageous embodiment, the energy storage cells are arranged electrically connected in series by means of at least one cell connector, wherein at least one electrical conductor is electrically conductively connected to the cell connector, in particular acts as a cell connector. The advantage here is that the reactive layers of the electrical bridging element between the cell connector and an electrical connection of the energy storage cell can be arranged. As a result, the electrical resistance can be reduced.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Steuerung mittels einer einzigen Leiterplatte signalleitend mit allen elektrischen Überbrückungselementen des Energiespeichermoduls verbunden ist. Somit sind Bauteile einsparbar. Die Leiterplatte weist eine Mehrzahl von Leiterbahnen auf, wobei jedem elektrischen Überbrückungselement zumindest eine Leiterbahn zugeordnet ist.Further, it is advantageous if the controller is signal-connected by means of a single circuit board with all electrical bridging elements of the energy storage module. Thus, components can be saved. The printed circuit board has a plurality of conductor tracks, wherein each electrical bridging element is associated with at least one conductor track.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Leiterplatte zwischen jeweiligen elektrischen Anschlüssen der jeweiligen Energiespeicherzellen angeordnet ist, wobei ein jeweiliger elektrischer Anschluss der jeweiligen Energiespeicherzelle elektrisch leitend mit einem jeweiligen elektrischen Leiter des jeweiligen elektrischen Überbrückungselements verbunden ist. Vorteilhafterweise sind ein jeweiliger elektrischer Leiter und ein jeweiliger elektrischer Anschluss einstückig ausgeführt.It is furthermore advantageous if the printed circuit board is arranged between respective electrical terminals of the respective energy storage cells, wherein a respective electrical connection of the respective energy storage cell is electrically conductively connected to a respective electrical conductor of the respective electrical bridging element. Advantageously, a respective electrical conductor and a respective electrical connection are made in one piece.

Vorteilhafterweise sind die elektrischen Anschlüsse der jeweiligen Energiespeicherzelle elektrisch isoliert voneinander angeordnet mittels der Leiterplatte. Somit ist ein ungewolltes Entladen der Energiespeicherzelle verhinderbar.Advantageously, the electrical connections of the respective energy storage cell are electrically isolated from each other by means of the printed circuit board. Thus, an unwanted discharge of the energy storage cell can be prevented.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der elektrische Energiespeicher jeweils eine der jeweiligen Energiespeicherzelle zugeordnete Messvorrichtung, insbesondere einen Temperatursensor und/oder Spannungsabgriff, aufweist, die datenleitend mit der Steuerung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die jeweilige Energiespeicherzelle überwachbar ist mittels der Messvorrichtung. Dazu ist die Steuerung eingerichtet, das Signal der Messvorrichtung auszuwerten, einen kritischen Zustand der Energiespeicherzelle zu erkennen und das elektrische Überbrückungselement zu aktivieren.Furthermore, it is advantageous if the electrical energy store has in each case one of the respective energy storage cell associated measuring device, in particular a temperature sensor and / or voltage tap, which is data-conducting connected to the controller. The advantage here is that the respective energy storage cell can be monitored by means of the measuring device. For this purpose, the controller is set up to evaluate the signal of the measuring device, to detect a critical state of the energy storage cell and to activate the electrical bridging element.

Vorteilhafterweise ist die jeweilige Messvorrichtung auf der Leiterplatte angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die jeweilige Messvorrichtung auf der Leiterplatte bestückbar ist, beispielsweise mittels SMD-Technik.Advantageously, the respective measuring device is arranged on the printed circuit board. The advantage here is that the respective measuring device can be fitted on the circuit board, for example by means of SMD technology.

Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung und/oder dem Fahrzeug besteht darin, dass die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug einen Energiespeicher wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf den Energiespeicher bezogenen Ansprüche aufweist.The essence of the invention in the device and / or the vehicle is that the device and / or the vehicle has an energy store as described above or according to one of the claims related to the energy store.

Hintergrund der Erfindung ist, dass mittels des Überbrückungselementes der Energiespeicher bei kritischen Energiespeicherzuständen oder in kritischen Fahrzeugsituationen kurzgeschlossen wird. Beispielsweise ist das Überbrückungselement mittelbar oder unmittelbar mit Fahrzeugsensoren verbunden, die eine kritische Fahrzeugsituation detektieren, das Überbrückungselement auslösen und so den Energiespeicher in einen sicheren Zustand bringen können.Background of the invention is that by means of the bridging element of the energy storage is short-circuited in critical energy storage conditions or in critical vehicle situations. For example, the bridging element is indirectly or directly connected to vehicle sensors, which detect a critical vehicle situation, trigger the bridging element and thus bring the energy storage in a safe state.

Figurenlistelist of figures

Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may result, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the drawings.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes 1;
  • 2 eine Detailansicht einer Leiterplatte 8 des erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes (1, 101);
  • 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes 101;
  • 4 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 10;
  • 5 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls 20;
  • 6 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 110;
  • 7 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls 120;
  • 8 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 210 und
  • 9 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls 220.
It shows:
  • 1 a schematic representation of a first embodiment of the electrical bridging element according to the invention 1 ;
  • 2 a detailed view of a circuit board 8th of the electrical bridging element according to the invention ( 1 . 101 );
  • 3 a schematic representation of a second embodiment of the electrical bridging element according to the invention 101 ;
  • 4 a sectional view of a first embodiment of an energy storage cell according to the invention 10 ;
  • 5 a plan view of a first embodiment of an energy storage module according to the invention 20 ;
  • 6 a sectional view of a second embodiment of an energy storage cell according to the invention 110 ;
  • 7 a plan view of a second embodiment of an energy storage module according to the invention 120 ;
  • 8th a sectional view of a third embodiment of an energy storage cell according to the invention 210 and
  • 9 a plan view of a third embodiment of an energy storage module according to the invention 220 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselements 1 dargestellt.In 1 is a first embodiment of the electrical bridging element according to the invention 1 shown.

Das elektrische Überbrückungselement 1 weist einen ersten elektrischen Leiter 2, der eine Lotschicht 3 aufweist, einen zweiten elektrischen Leiter 7, eine Reaktionsfolie 4, eine Leiterplatte 8, die zumindest eine Leiterbahn 6 aufweist, auf der eine weitere Lotschicht 3 angeordnet ist, und eine Isolationsschicht 5, die die elektrischen Leiter (2, 7) elektrisch voneinander isoliert, auf.The electrical bridging element 1 has a first electrical conductor 2 , which is a solder layer 3 comprising a second electrical conductor 7 , a reaction film 4 , a circuit board 8th that has at least one trace 6 has, on the another solder layer 3 is arranged, and an insulation layer 5 that the electrical conductors ( 2 . 7 ) electrically isolated from each other, on.

Die Lotschichten 3, die Reaktionsfolie 4, die Isolationsschicht 5 und die Leiterplatte 8 sind stapelförmig, insbesondere als Schichtstapel, zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) angeordnet.The solder layers 3 , the reaction film 4 , the insulation layer 5 and the circuit board 8th are stacked, in particular as a layer stack, between the electrical conductors ( 2 . 7 ) arranged.

Die Schichtdicke der jeweiligen Lotschicht 3 beträgt 5 µm bis 400 µm, vorzugsweise 10 µm bis 200 µm.The layer thickness of the respective solder layer 3 is 5 microns to 400 microns, preferably 10 microns to 200 microns.

Vorzugsweise sind die Schichtdicken der Lotschichten 3 identisch. Vorzugsweise weisen die Lotschichten 3 zinnhaltige Lotmaterialien auf.Preferably, the layer thicknesses of the solder layers 3 identical. Preferably, the solder layers 3 tin-containing solder materials.

Die Dicke der Leiterplatte 8 beträgt zwischen 100 µm und 1000 µm.The thickness of the circuit board 8th is between 100 .mu.m and 1000 .mu.m.

Die Leiterplatte 8 ist als flexible Leiterplatte oder starre Leiterplatte oder Starrflex-Leiterplatte oder Semiflex-Leiterplatte ausgeführt.The circuit board 8th is designed as a flexible circuit board or rigid circuit board or rigid flex circuit board or semiflex circuit board.

Zwischen der auf dem ersten elektrischen Leiter 2 angeordneten Lotschicht 3 und der Leiterplatte 8 ist die Reaktionsfolie 4 angeordnet. Zwischen der Reaktionsfolie 4 und der Leiterbahn 6 ist die Isolationsschicht 5 angeordnet, die die Reaktionsfolie 4 und die Leiterbahn 6 elektrisch voneinander isoliert. Die Leiterbahn 6 ist elektrisch leitend mit dem zweiten elektrischen Leiter 7 verbunden, insbesondere wobei die Leiterplatte 8 einen isolationsmittelfreien Bereich zwischen dem zweiten elektrischen Leiter 7 und der Leiterbahn 6 aufweist.Between the on the first electrical conductor 2 arranged solder layer 3 and the circuit board 8th is the reaction foil 4 arranged. Between the reaction foil 4 and the track 6 is the insulation layer 5 arranged the reaction foil 4 and the track 6 electrically isolated from each other. The conductor track 6 is electrically conductive with the second electrical conductor 7 connected, in particular wherein the circuit board 8th an insulating agent-free area between the second electrical conductor 7 and the track 6 having.

Die Reaktionsfolie 4 ist beispielsweise ein reaktiver Schichtstapel, der eine Vielzahl von Nanoschichten aufweist, wobei die Nanoschichten eine Schichtdicke von 1 nm bis 500 nm aufweisen. Der reaktive Schichtstapel weist alternierend angeordnete Nanoschichten auf, wie sie beispielsweise in der WO 01/83182 beschrieben sind.The reaction film 4 is, for example, a reactive layer stack which has a multiplicity of nanosheets, the nanosheets having a layer thickness of 1 nm to 500 nm. The reactive layer stack has alternately arranged nanolayers, as described, for example, in US Pat WO 01/83182 are described.

Durch eine Aktivierung der Reaktionsfolie 4 wird eine exotherme Reaktion ausgelöst, die zumindest eine Lotschicht 3 zumindest teilweise aufschmilzt. Das geschmolzene Lot der Lotschicht 3 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) her.By activating the reaction foil 4 an exothermic reaction is triggered, the at least one solder layer 3 at least partially melted. The molten solder of the solder layer 3 provides an electrically conductive connection between the electrical conductors ( 2 . 7 ) ago.

2 zeigt die Leiterplatte 8 im Detail. Die Leiterbahn 6 ist auf einem Innenlayer der Leiterplatte 8 angeordnet. In einem von der Reaktionsfolie 4 in Querrichtung zur Erstreckungsrichtung der elektrischen Leiter (2, 7) überdeckten Bereich 4' ist die Leiterbahn 6 an der Oberfläche der Leiterplatte 8 angeordnet und weist einen mäanderförmigen Leiterbahnabschnitt 9 auf. In diesem Bereich 4' weist die Leiterbahn 6 die Lotschicht 3 auf. 2 shows the circuit board 8th in detail. The conductor track 6 is on an inner layer of the circuit board 8th arranged. In one of the reaction film 4 in the transverse direction to the direction of extension of the electrical conductors ( 2 . 7 ) covered area 4 ' is the conductor track 6 on the surface of the circuit board 8th arranged and has a meandering conductor track section 9 on. In this area 4 ' has the trace 6 the solder layer 3 on.

Die Leiterbahn 6 ist mittels eines Schaltelementes, insbesondere eines MOSFET-Schalters, mit einer Spannungsquelle verbindbar. Wenn ein Strom durch den mäanderförmigen Leiterbahnabschnitt 9 fließt, erhitzt sich dieser, so dass die Reaktionsfolie 4 thermisch aktiviert wird und eine exotherme Reaktion ausgelöst wird.The conductor track 6 is connected by means of a switching element, in particular a MOSFET switch, with a voltage source. When a current through the meandering track section 9 flows, this heats up, leaving the reaction foil 4 is thermally activated and an exothermic reaction is triggered.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte 8 eine Leiterbahn auf, aus der eine Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung der Reaktionsfolie 4 auskragt, die einstückig mit der Leiterbahn ausgeführt ist.In a further embodiment, not shown, the circuit board 8th a conductor track from which a contact surface for electrical Contacting the reaction foil 4 cantilevers, which is designed in one piece with the conductor track.

Die Leiterbahn ist mittels eines Schaltelementes, insbesondere eines MOSFET-Schalters, mit einem ersten Anschluss einer Spannungsquelle verbunden. Ein zweiter Anschluss der Spannungsquelle ist mit einem der elektrischen Leiter (2, 7) elektrisch leitend verbunden, der elektrisch leitend mit der Reaktionsfolie 4 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss der Spannungsquelle ist mittels eines Kontaktierungsmittels auf der Leiterplatte 8, das mittels der Leiterbahn elektrisch leitend mit der Kontaktfläche verbunden ist, und des Schaltelements, insbesondere eines MOSFET-Schalters, elektrisch leitend mit der Reaktionsfolie 4 verbindbar.The conductor track is connected by means of a switching element, in particular a MOSFET switch, to a first terminal of a voltage source. A second terminal of the voltage source is connected to one of the electrical conductors ( 2 . 7 ) electrically conductively connected, the electrically conductive with the reaction film 4 connected is. A second terminal of the voltage source is by means of a contacting means on the circuit board 8th , which is electrically conductively connected to the contact surface by means of the conductor track, and of the switching element, in particular of a MOSFET switch, in an electrically conductive manner with the reaction foil 4 connectable.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes 101. 3 shows a second embodiment of the electrical bridging element according to the invention 101 ,

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das elektrische Überbrückungselement 101 des zweiten Ausführungsbeispiels keine Isolationsschicht auf. Stattdessen ist die Leiterplatte 108 zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) angeordnet.In contrast to the first embodiment, the electrical bridging element 101 of the second embodiment, no insulation layer. Instead, the circuit board 108 between the electrical conductors ( 2 . 7 ) arranged.

Eine Lotschicht 103 ist auf dem ersten elektrischen Leiter 2 angeordnet, eine weitere Lotschicht 103 ist auf einer der Reaktionsfolie 4 zugewandten Oberfläche der Leiterplatte 108 angeordnet.A layer of solder 103 is on the first electrical conductor 2 arranged another layer of solder 103 is on one of the reaction sheets 4 facing surface of the circuit board 108 arranged.

4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeicherzelle 10 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers, die ein elektrisches Überbrückungselement (1, 101) gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel aufweist. 4 shows a first embodiment of an energy storage cell 10 of the electrical energy storage device according to the invention, which is an electrical bridging element ( 1 . 101 ) according to the first or second embodiment.

Der Energiespeicher ist beispielsweise als Batterie ausführbar. Unter einer Batterie wird hierbei beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie verstanden, insbesondere eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriepack aufweisend zumindest ein Batteriemodul. Die Batteriezelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausgeführt. Alternativ ist die Batteriezelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.The energy store can be executed, for example, as a battery. In this case, a battery is understood to mean, for example, a rechargeable battery, in particular an electrochemical battery cell and / or a battery module having at least one electrochemical battery cell and / or a battery pack having at least one battery module. The battery cell is designed as a lithium-based battery cell, in particular lithium-ion battery cell. Alternatively, the battery cell is designed as a lithium-polymer battery cell or nickel-metal hydride battery cell or lead-acid battery cell or lithium-air battery cell or lithium-sulfur battery cell.

Die Energiespeicherzelle 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem Elektroden 13, insbesondere Kathode und Anode, der Energiespeicherzelle 10 aufgenommen sind. Zwischen den Elektroden 13 ist ein Separator angeordnet. Die Elektroden sind stapelförmig oder aufgerollt als sogenannte Jelly Roll angeordnet.The energy storage cell 10 has a housing 12 on, in the electrodes 13 , in particular cathode and anode, of the energy storage cell 10 are included. Between the electrodes 13 a separator is arranged. The electrodes are stacked or rolled up as a so-called jelly roll arranged.

Die Energiespeicherzelle 10 weist einen ersten elektrischen Anschluss 15 und einen zweiten elektrischen Anschluss 16 auf, die sich in das Gehäuse 12 hinein erstrecken und jeweils eine der Elektroden 13 kontaktieren. Zwischen dem ersten elektrischen Anschluss 15 und dem Gehäuse 12 ist ein erstes Isolationsmittel 14 angeordnet. Zwischen dem zweiten elektrischen Anschluss 16 und dem Gehäuse 12 ist ein zweites Isolationsmittel 11 angeordnet.The energy storage cell 10 has a first electrical connection 15 and a second electrical connection 16 on, which is in the case 12 extend into each and one of the electrodes 13 to contact. Between the first electrical connection 15 and the housing 12 is a first isolation agent 14 arranged. Between the second electrical connection 16 and the housing 12 is a second isolation agent 11 arranged.

Der erste elektrische Anschluss 15 ist mit dem ersten elektrischen Leiter 2 des elektrischen Überbrückungselementes 1 elektrisch leitend verbunden, insbesondere großflächig verbunden. Vorzugsweise sind der erste elektrische Leiter 2 und der erste elektrische Anschluss 15 einstückig ausgeführt.The first electrical connection 15 is with the first electrical conductor 2 of the electrical bridging element 1 electrically connected, in particular connected over a large area. Preferably, the first electrical conductor 2 and the first electrical connection 15 made in one piece.

Der zweite elektrische Anschluss 16 ist mit dem zweiten elektrischen Leiter 2 des elektrischen Überbrückungselementes (1, 101) elektrisch leitend verbunden, insbesondere großflächig verbunden. Vorzugsweise sind der zweite elektrische Leiter 2 und der zweite elektrische Anschluss 16 einstückig ausgeführt.The second electrical connection 16 is with the second electrical conductor 2 of the electrical bridging element ( 1 . 101 ) electrically conductively connected, in particular connected over a large area. Preferably, the second electrical conductor 2 and the second electrical connection 16 made in one piece.

Zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) ist der Schichtstapel des elektrischen Überbrückungselementes gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel angeordnet. Zur Kontaktierung der Reaktionsfolie 4 erstrecken sich die Leiterplatte 8 und die Leiterbahn 6 aus der Energiespeicherzelle 10 heraus.Between the electrical conductors ( 2 . 7 ), the layer stack of the electrical bridging element according to the first or second embodiment is arranged. For contacting the reaction film 4 extend the circuit board 8th and the track 6 from the energy storage cell 10 out.

5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Energiespeichermoduls 20 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers. Das Energiespeichermodul 20 weist eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Jede Energiespeicherzelle 10 weist ein jeweiliges elektrisches Überbrückungselement (1, 101) gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel auf. 5 shows a first embodiment of an energy storage module 20 the electrical energy storage device according to the invention. The energy storage module 20 has a plurality of energy storage cells 10 according to the first embodiment. Each energy storage cell 10 has a respective electrical bridging element ( 1 . 101 ) according to the first or second embodiment.

Die Energiespeicherzellen 10 des Energiespeichermoduls 20 sind in Reihe geschaltet angeordnet. Dazu sind die elektrischen Anschlüsse (15, 16) der Energiespeicherzellen 10 mittels Zellverbindern verbunden. Jeder Zellverbinder verbindet jeweils einen ersten elektrischen Anschluss 15 einer Energiespeicherzelle 10 mit jeweils einem zweiten elektrischen Anschluss 16 einer weiteren Energiespeicherzelle 10, wobei der erste Anschluss 15 und der zweite Anschluss 16 gegenpolig zueinander ausgeführt sind.The energy storage cells 10 of the energy storage module 20 are arranged in series. These are the electrical connections ( 15 . 16 ) of the energy storage cells 10 connected by means of cell connectors. Each cell connector each connects a first electrical connection 15 an energy storage cell 10 each with a second electrical connection 16 another energy storage cell 10 , where the first connection 15 and the second connection 16 are executed opposite pole to each other.

Dabei fungieren die ersten elektrische Leiter 2 der jeweiligen elektrischen Überbrückungselemente (1, 101) als Zellverbinder.The first electrical conductors act here 2 the respective electrical bridging elements ( 1 . 101 ) as a cell connector.

Alle elektrischen Überbrückungselemente (1, 101) weisen eine einzige gemeinsame Leiterplatte 8 auf, die sich zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) erstreckt und die jeweilige Reaktionsfolie 4 des jeweiligen elektrischen Überbrückungselementes (1, 101) mit einer Steuerung 21 des Energiespeichermoduls 20 verbinden. All electrical bridging elements ( 1 . 101 ) have a single common circuit board 8th on that is between the electrical conductors ( 2 . 7 ) and the respective reaction film 4 of the respective electrical bridging element ( 1 . 101 ) with a controller 21 of the energy storage module 20 connect.

Jeder Energiespeicherzelle 10 ist zumindest eine Messvorrichtung 22, insbesondere ein Temperatursensor und/oder Spannungsabgriff, zugeordnet, die ebenfalls auf der Leiterplatte 8 angeordnet ist und eingerichtet ist, einen sicherheitskritischen Zustand der Energiespeicherzelle 10 zu detektieren. Die Messvorrichtung 22 ist datenleitend mit der Steuerung 21 verbunden. Die Steuerung 21 ist eingerichtet, ein Signal der jeweiligen Messvorrichtung 22 auszuwerten und das jeweilige elektrische Überbrückungselement (1, 101) zu aktivieren.Every energy storage cell 10 is at least a measuring device 22 , in particular a temperature sensor and / or voltage tap assigned, which also on the circuit board 8th is arranged and set up, a safety-critical state of the energy storage cell 10 to detect. The measuring device 22 is the data controller with the controller 21 connected. The control 21 is set up, a signal of the respective measuring device 22 evaluate and the respective electrical bridging element ( 1 . 101 ) to activate.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Energiespeicherzellen parallel geschaltet angeordnet. Ein jeweiliger erster Zellverbinder verbindet jeweils einen ersten elektrischen Anschluss 15 einer Energiespeicherzelle 10 mit jeweils einem ersten elektrischen Anschluss 15 einer weiteren Energiespeicherzelle 10. Ein jeweiliger zweiter Zellverbinder verbindet jeweils einen zweiten elektrischen Anschluss 16 der Energiespeicherzelle 10 mit jeweils einem zweiten elektrischen Anschluss 16 der weiteren Energiespeicherzelle 10. Dabei sind der erste Anschluss 15 und der zweite Anschluss 16 gegenpolig zueinander ausgeführt.In a further embodiment, not shown, the energy storage cells are arranged in parallel. A respective first cell connector connects in each case a first electrical connection 15 an energy storage cell 10 each with a first electrical connection 15 another energy storage cell 10 , A respective second cell connector connects in each case a second electrical connection 16 the energy storage cell 10 each with a second electrical connection 16 the further energy storage cell 10 , Here are the first connection 15 and the second connection 16 executed opposite pole to each other.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiespeicherzelle 110 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers. 6 shows a second embodiment of an energy storage cell 110 the electrical energy storage device according to the invention.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse der Energiespeicherzelle 110 des zweiten Ausführungsbeispiels elektrisch leitend mit einem zweiten Anschluss der Energiespeicherzelle 110 und einem zweiten elektrischen Leiter 107 des elektrischen Überbrückungselementes (1, 101) verbunden. Vorzugsweise sind das Gehäuse, der zweite Anschluss der Energiespeicherzelle 110 und der zweite elektrische Leiter 107 einstückig ausgeführt.In contrast to the first embodiment, a housing of the energy storage cell 110 of the second embodiment electrically conductively connected to a second terminal of the energy storage cell 110 and a second electrical conductor 107 of the electrical bridging element ( 1 . 101 ) connected. Preferably, the housing, the second terminal of the energy storage cell 110 and the second electrical conductor 107 made in one piece.

Ein erster elektrischer Anschluss der Energiespeicherzelle 110 ist mittels eines elektrischen Isoliermittels 111 elektrisch isoliert von dem Gehäuse beziehungsweise dem zweiten elektrischen Leiter 107 angeordnet. Der erste elektrische Anschluss ist elektrisch leitend mit einem ersten elektrischen Leiter 102 des elektrischen Überbrückungselementes (1, 101) verbunden. Vorzugsweise sind der erste Anschluss der Energiespeicherzelle 110 und der erste elektrische Leiter 102 einstückig ausgeführt.A first electrical connection of the energy storage cell 110 is by means of an electrical insulating means 111 electrically insulated from the housing or the second electrical conductor 107 arranged. The first electrical connection is electrically conductive with a first electrical conductor 102 of the electrical bridging element ( 1 . 101 ) connected. Preferably, the first terminal of the energy storage cell 110 and the first electrical conductor 102 made in one piece.

7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Energiespeichermoduls 120 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers. 7 shows a second embodiment of an energy storage module 120 the electrical energy storage device according to the invention.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Energiespeichermoduls 20 weist das zweite Ausführungsbeispiel des Energiespeichermoduls 120 eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf.In contrast to the first embodiment of the energy storage module 20 shows the second embodiment of the energy storage module 120 a plurality of energy storage cells 110 according to the second embodiment.

8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Energiespeicherzelle 210 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers. 8th shows a third embodiment of an energy storage cell 210 the electrical energy storage device according to the invention.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Energiespeicherzelle 210 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein zweiteiliges Gehäuse auf, das zwei elektrisch leitfähige Gehäuseteile umfasst, die elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind mittels eines jeweils zwischengeordneten ersten und zweiten Isoliermittels (211, 214).In contrast to the first embodiment, the energy storage cell 210 according to the third embodiment, a two-part housing comprising two electrically conductive housing parts, which are arranged electrically isolated from each other by means of a respective interposed first and second insulating means ( 211 . 214 ).

Ein erstes Gehäuseteil ist elektrisch leitend mit einem ersten elektrischen Anschluss der Energiespeicherzelle 210 und einem ersten elektrischen Leiter 202 verbunden. Vorzugsweise sind das erste Gehäuseteil, der erste elektrische Anschluss und der erste elektrische Leiter 202 einstückig ausgeführt.A first housing part is electrically conductive with a first electrical connection of the energy storage cell 210 and a first electrical conductor 202 connected. Preferably, the first housing part, the first electrical connection and the first electrical conductor 202 made in one piece.

Ein zweites Gehäuseteil ist elektrisch leitend mit einem zweiten elektrischen Anschluss der Energiespeicherzelle 210 und einem zweiten elektrischen Leiter 207 verbunden. Vorzugsweise sind das zweite Gehäuseteil, der zweite elektrische Anschluss und der zweite elektrische Leiter 207 einstückig ausgeführt.A second housing part is electrically conductive with a second electrical connection of the energy storage cell 210 and a second electrical conductor 207 connected. Preferably, the second housing part, the second electrical connection and the second electrical conductor 207 made in one piece.

9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Energiespeichermoduls 220 des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers. 9 shows a third embodiment of an energy storage module 220 the electrical energy storage device according to the invention.

Im Unterschied zu dem Energiespeichermodul (20, 120) gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel weist das Energiespeichermodul 220 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen 210 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auf.Unlike the energy storage module ( 20 . 120 ) according to the first or second embodiment, the energy storage module 220 According to the third embodiment, a plurality of energy storage cells 210 according to the third embodiment.

Die Energiespeicherzellen 210 sind in Reihe geschaltet angeordnet. Dazu berührt ein jeweiliges erstes Gehäuseteil einer jeweiligen Energiespeicherzelle 210 ein jeweiliges zweites Gehäuseteil einer jeweiligen weiteren Energiespeicherzelle 210, so dass ein Flächenkontakt 223 zwischen den jeweiligen Gehäuseteilen der Energiespeicherzellen 210 ausgebildet ist. Dabei sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil gegenpolig zueinander ausgeführt.The energy storage cells 210 are arranged in series. For this purpose, a respective first housing part of a respective energy storage cell touches 210 a respective second housing part of a respective further energy storage cell 210 so that a surface contact 223 between the respective housing parts of the energy storage cells 210 is trained. In this case, the first housing part and the second housing part are designed opposite each other pole.

Die elektrischen Überbrückungselemente (1, 101) weisen jeweils eine flexible Leiterplatte 208 auf. Vorzugsweise sind die Leiterplatten 208 der jeweiligen elektrischen Überbrückungselemente (1, 101) verschieden voneinander. Mittels der jeweiligen Leiterplatte 208 und zumindest einer auf dieser Leiterplatte 208 angeordneten Leiterbahn 6 sind die elektrischen Überbrückungselemente (1, 101) jeweils signalleitend mit der Steuerung 21 verbunden. The electrical bridging elements ( 1 . 101 ) each have a flexible circuit board 208 on. Preferably, the circuit boards 208 the respective electrical bridging elements ( 1 . 101 ) different from each other. By means of the respective circuit board 208 and at least one on this circuit board 208 arranged conductor track 6 are the electrical bridging elements ( 1 . 101 ) in each case signal-conducting with the controller 21 connected.

Die beschriebenen Energiespeicherzellen und Energiespeichermodule sind in der Fahrzeugtechnik und auch in stationären Anwendungen wie der Energietechnik, insbesondere Solarenergietechnik und/oder Windenergietechnik und/oder Wasserenergietechnik, einsetzbar.The energy storage cells and energy storage modules described can be used in vehicle technology and also in stationary applications such as energy technology, in particular solar energy technology and / or wind energy technology and / or water energy technology.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2642582 B1 [0002]EP 2642582 B1 [0002]
  • US 2015/0194797 A1 [0003]US 2015/0194797 A1 [0003]
  • WO 0183182 [0035]WO 0183182 [0035]

Claims (14)

Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter (2, 7), eine Reaktionsfolie (4), eine Lotschicht (3) und eine Isolationsschicht (5), die die elektrischen Leiter (2, 7) elektrisch voneinander isoliert, wobei die Reaktionsfolie (7), die Isolationsschicht und die Lotschicht (3) derart zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) angeordnet sind, dass die Reaktionsfolie (4) bei einer exothermen Reaktion die Lotschicht (3) aufschmilzt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) hergestellt wird, wobei eine Leiterplatte (8) zwischen den elektrischen Leitern angeordnet ist zur Aktivierung der Reaktionsfolie (4), insbesondere wobei die Leiterplatte (8) als flexible Leiterplatte ausgeführt ist, wobei die Leiterplatte (8) zumindest eine Leiterbahn (6) aufweist.An electrical bridging element (1, 101) comprising at least first and second electrical conductors (2, 7), a reaction foil (4), a solder layer (3) and an insulating layer (5) electrically connecting the electrical conductors (2, 7) isolated from each other, wherein the reaction foil (7), the insulating layer and the solder layer (3) are arranged between the electrical conductors (2, 7) such that the reaction foil (4) melts the solder layer (3) in an exothermic reaction, so that an electrically conductive Connection between the electrical conductors (2, 7) is made, wherein a printed circuit board (8) is arranged between the electrical conductors for activating the reaction foil (4), in particular wherein the printed circuit board (8) is designed as a flexible printed circuit board, wherein the circuit board (8) has at least one conductor track (6). Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (6) einen mäanderförmigen Leiterbahnabschnitt (9) aufweist, insbesondere wobei der Leiterbahnabschnitt (9) mit Lot beschichtet ist.Electrical bridging element (1, 101) according to Claim 1 , characterized in that the conductor track (6) has a meander-shaped conductor track section (9), in particular wherein the conductor track section (9) is coated with solder. Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (6) mit einer Kontaktfläche zur Kontaktierung der Reaktionsfolie (4) verbunden ist, insbesondere wobei die Kontaktfläche als Auskragung aus der Leiterbahn (6) ausgeführt ist, wobei die Kontaktfläche einstückig mit der Leiterbahn (6) ausgeführt ist.Electrical bridging element (1, 101) according to Claim 1 , characterized in that the conductor track (6) with a contact surface for contacting the reaction film (4) is connected, in particular wherein the contact surface is designed as a projection of the conductor track (6), wherein the contact surface is integral with the conductor track (6) , Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) als Isolationsschicht (5) fungiert.Electrical bridging element (1, 101) according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (8) acts as an insulating layer (5). Elektrisches Überbrückungselement (1, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) weitere Leiterbahnen zur Kontaktierung der elektrischen Leiter (2, 7) aufweist.Electrical bridging element (1, 101) according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (8) has further printed conductors for contacting the electrical conductors (2, 7). Elektrischer Energiespeicher aufweisend zumindest eine Energiespeicherzelle und zumindest ein elektrisches Überbrückungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Überbrückungselement (1) parallel geschaltet zu zumindest einer Energiespeicherzelle des Energiespeichers angeordnet ist.Electrical energy storage having at least one energy storage cell and at least one electrical bridging element (1) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the electrical bridging element (1) is arranged in parallel with at least one energy storage cell of the energy store. Elektrischer Energiespeicher aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul (20, 120, 220), das eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen (10, 110, 210) und eine Steuerung (21) aufweist, wobei jede Energiespeicherzelle (10, 110, 210) ein jeweiliges elektrisches Überbrückungselement (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige elektrische Überbrückungselement (1, 101) parallel geschaltet zu der jeweiligen Energiespeicherzelle (10, 110, 210) angeordnet ist, wobei die Steuerung (21) mittels einer Leiterplatte (8) signalleitend mit den elektrischen Überbrückungselementen (1, 101) verbunden ist.An electrical energy store comprising at least one energy storage module (20, 120, 220) having a plurality of energy storage cells (10, 110, 210) and a controller (21), each energy storage cell (10, 110, 210) having a respective electrical bypass element (1 , 101) according to one of Claims 1 to 5 characterized in that the respective electrical bridging element (1, 101) connected in parallel to the respective energy storage cell (10, 110, 210) is arranged, wherein the controller (21) by means of a printed circuit board (8) signal-conducting with the electrical bridging elements (1 , 101). Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzellen (10, 110, 210) mittels zumindest eines Zellverbinders elektrisch parallel geschaltet angeordnet sind, wobei zumindest ein elektrischer Leiter (2, 7) elektrisch leitend mit dem Zellverbinder verbunden ist, insbesondere als Zellverbinder fungiert.Electric energy storage after Claim 7 , characterized in that the energy storage cells (10, 110, 210) are arranged electrically connected in parallel by means of at least one cell connector, wherein at least one electrical conductor (2, 7) is electrically conductively connected to the cell connector, in particular acts as a cell connector. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzellen (10, 110, 210) mittels zumindest eines Zellverbinders elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet sind, wobei zumindest ein elektrischer Leiter (2, 7) elektrisch leitend mit dem Zellverbinder verbunden ist, insbesondere als Zellverbinder fungiert.Electric energy storage after Claim 7 , characterized in that the energy storage cells (10, 110, 210) are arranged electrically connected in series by means of at least one cell connector, wherein at least one electrical conductor (2, 7) is electrically conductively connected to the cell connector, in particular acts as a cell connector. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (21) mittels einer einzigen Leiterplatte (8) signalleitend mit allen elektrischen Überbrückungselementen (1, 101) des Energiespeichermoduls (20, 120) verbunden ist.Electric energy storage according to one of Claims 7 to 9 , characterized in that the controller (21) by means of a single circuit board (8) signal-conducting with all electrical bridging elements (1, 101) of the energy storage module (20, 120) is connected. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) zwischen jeweiligen elektrischen Anschlüssen (15, 16) der jeweiligen Energiespeicherzellen (10, 110) angeordnet ist, wobei ein jeweiliger elektrischer Anschluss (15, 16) der jeweiligen Energiespeicherzelle (10, 110) elektrisch leitend mit einem jeweiligen elektrischen Leiter (2, 7) des jeweiligen elektrischen Überbrückungselements (1, 101) verbunden ist.Electric energy storage according to one of Claims 7 to 10 , characterized in that the printed circuit board (8) between respective electrical terminals (15, 16) of the respective energy storage cells (10, 110) is arranged, wherein a respective electrical connection (15, 16) of the respective energy storage cell (10, 110) electrically conductive with a respective electrical conductor (2, 7) of the respective electrical bridging element (1, 101) is connected. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (15, 16) der jeweiligen Energiespeicherzelle (10, 110) elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind mittels der Leiterplatte (8).Electric energy storage according to one of Claims 7 to 11 , characterized in that the electrical connections (15, 16) of the respective energy storage cell (10, 110) are electrically isolated from each other by means of the printed circuit board (8). Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher jeweils eine der jeweiligen Energiespeicherzelle (10, 110, 210) zugeordnete Messvorrichtung, insbesondere einen Temperatursensor und/oder Spannungsabgriff, aufweist, die datenleitend mit der Steuerung (21) verbunden ist, insbesondere wobei die jeweilige Messvorrichtung (22) auf der Leiterplatte (8, 108, 208) angeordnet ist.Electric energy storage according to one of Claims 7 to 12 , characterized in that the electrical energy store in each case one of the respective energy storage cell (10, 110, 210) associated measuring device, in particular a temperature sensor and / or voltage tap, which is data-conducting connected to the controller (21), in particular wherein the respective measuring device (22) is arranged on the printed circuit board (8, 108, 208). Vorrichtung und/oder Fahrzeug aufweisend zumindest einen Energiespeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 13.Device and / or vehicle having at least one energy store according to one of Claims 6 to 13 ,
DE102017218913.4A 2017-10-24 2017-10-24 Electrical bridging element, electrical energy storage and device Pending DE102017218913A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017218913.4A DE102017218913A1 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Electrical bridging element, electrical energy storage and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017218913.4A DE102017218913A1 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Electrical bridging element, electrical energy storage and device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017218913A1 true DE102017218913A1 (en) 2019-04-25

Family

ID=65996056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017218913.4A Pending DE102017218913A1 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Electrical bridging element, electrical energy storage and device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017218913A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001083182A1 (en) 2000-05-02 2001-11-08 Johns Hopkins University Freestanding reactive multilayer foils
EP2642582A2 (en) 2012-03-23 2013-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrical bridging element, in particular for the cells of an energy accumulator
US20150194797A1 (en) 2014-01-06 2015-07-09 Hamilton Sundstrand Corporation Heat sink for contactor in power distribution assembly
DE102016208421A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrical energy storage cell with integrated bridging device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001083182A1 (en) 2000-05-02 2001-11-08 Johns Hopkins University Freestanding reactive multilayer foils
EP2642582A2 (en) 2012-03-23 2013-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrical bridging element, in particular for the cells of an energy accumulator
US20150194797A1 (en) 2014-01-06 2015-07-09 Hamilton Sundstrand Corporation Heat sink for contactor in power distribution assembly
DE102016208421A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electrical energy storage cell with integrated bridging device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2283537B1 (en) Battery with battery cells and charge compensation apparatus and pole connections which are welded to one another
EP2646785B1 (en) Apparatus for detecting the temperature of an energy storage means
WO2014023480A1 (en) Housing for a battery cell with a housing cover having monitoring electronics, battery cell, battery module, and vehicle
EP2766950B1 (en) Lithium-ion battery comprising overcurrent protection device
EP3804002A1 (en) Arrangement for cells for storing electrical energy having a spring contact element
WO2015132050A1 (en) Energy storage unit having a plurality of electrochemical cells, battery cell for an energy storage unit of this kind, and method for producing the battery cell
DE102008059964A1 (en) Battery for use in e.g. electric vehicle, has cooling plate arranged at cell group, and pressure plate arranged at cell group for pressing battery cells at cooling plate and comprising one of electrical components
DE102019108521A1 (en) stack battery
DE102012213673A1 (en) Battery module and battery and motor vehicle comprising such
EP3459132A1 (en) Arrangement having a multifunctional connection for energy storage cells or energy consumers
DE102012223708A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
DE102012210616A1 (en) Battery management system with increased robustness against negative voltages
DE102017206080A1 (en) Battery cell and battery module
WO2014095146A1 (en) Battery cell having a monitoring circuit
DE102012223756A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
WO2014023725A1 (en) Housing for a battery cell with a housing cover having a monitoring electronics unit, battery cell, battery module and motor vehicle
DE102017218913A1 (en) Electrical bridging element, electrical energy storage and device
DE202012012655U1 (en) Housing for a battery cell with a housing cover having a monitoring electronics, battery cell, battery module and motor vehicle
EP3058614B1 (en) Switching device for an electrochemical energy storage and energy storage system
WO2014095145A1 (en) Battery cell having an acceleration sensor
DE102017218934A1 (en) Electrical bridging element, electrical energy storage and device
DE102018212710A1 (en) Electrical energy store, device and / or vehicle and method for producing an electrical energy store
DE102012223720A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
EP2518814B1 (en) Lithium-ion battery for an industrial truck
DE102017220364A1 (en) Electrical bridging element, electrical energy storage module, electrical energy storage and device

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002340000

Ipc: H01M0050572000