DE102018218358A1 - Contact device, battery module and method for producing a battery module - Google Patents

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Katja Strobel
Jan-Mathias Meng
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung (1) zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierung zwischen Batteriezellen (2, 3) in einem Batteriemodul (3), aufweisend einen ersten Kontaktabschnitt (4) zur Kontaktierung von Minuspolen (5) von ersten Batteriezellen (2) für eine Parallelschaltung zwischen den ersten Batteriezellen (2), und einen mit dem ersten Kontaktabschnitt (4) mechanisch verbundenen zweiten Kontaktabschnitt (6) zur Kontaktierung von Pluspolen (7) von zweiten Batteriezellen (8) für eine Parallelschaltung zwischen den zweiten Batteriezellen (8), wobei der erste Kontaktabschnitt (4) Steckabschnitte (9) zum Einstecken der ersten Batteriezellen (2) aufweist und der zweite Kontaktabschnitt (6) Halteabschnitte (10) zum Halten der zweiten Batteriezellen (8) aufweist, und wobei am ersten Kontaktabschnitt (4) und/oder am zweiten Kontaktabschnitt (6) wenigstens ein Verbindungsabschnitt (11) für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Kontaktvorrichtung (1) mit einer weiteren Kontaktvorrichtung (1') ausgestaltet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriemodul (3) mit mehreren Kontaktvorrichtungen (1, 1') sowie ein Verfahren zum Herstellen des Batteriemoduls (3).

Figure DE102018218358A1_0000
The invention relates to a contact device (1) for making electrical contact between battery cells (2, 3) in a battery module (3), comprising a first contact section (4) for contacting negative poles (5) of first battery cells (2) for a parallel connection between the first battery cells (2), and a second contact section (6) mechanically connected to the first contact section (4) for contacting positive poles (7) of second battery cells (8) for a parallel connection between the second battery cells (8), the has first contact section (4) plug-in sections (9) for inserting the first battery cells (2) and the second contact section (6) has holding sections (10) for holding the second battery cells (8), and on the first contact section (4) and / or on the second contact section (6) at least one connecting section (11) for a positive and / or non-positive connection of the contact device (1) with e is designed in another contact device (1 '). The invention also relates to a battery module (3) with a plurality of contact devices (1, 1 ') and a method for producing the battery module (3).
Figure DE102018218358A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierung zwischen Batteriezellen in einem Batteriemodul. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriemodul mit mehreren Kontaktvorrichtungen sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls.The present invention relates to a contact device for making electrical contact between battery cells in a battery module. The invention further relates to a battery module with a plurality of contact devices and to a method for producing a battery module.

Stand der TechnikState of the art

Elektroantriebe sind die Basis für die Antriebssysteme der Zukunft. Die wichtigste Komponente dieser Antriebssysteme ist das Batteriemodul, da dieses erheblichen Einflusses auf das Leistungsvermögen und die Systemkosten des Antriebssystems hat. Batteriemodule für mobile Antriebssysteme werden bereits in Serie hergestellt. Hierbei werden unterschiedliche Zellformen verwendet. Den größten Marktanteil haben prismatische und zylindrische Zellen.Electric drives are the basis for the drive systems of the future. The most important component of these drive systems is the battery module, as this has a significant impact on the performance and system costs of the drive system. Battery modules for mobile drive systems are already being mass-produced. Different cell shapes are used here. Prismatic and cylindrical cells have the largest market share.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 035 470 A1 geht hierzu ein gattungsgemäßes Batteriemodul sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung hervor. Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei mehrere mittels Zellverbinder elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Batteriezellen Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind und Isolationselemente zwischen der Wärmeleitplatte und den Batteriezellen angeordnet sind, die elektrische Polkontakte der Batteriezellen mantelförmig umgeben.From the German patent application DE 10 2009 035 470 A1 a generic battery module as well as a method for its production can be seen. The invention relates to a battery module with a heat-conducting plate arranged in a battery housing for temperature control of the battery, wherein a plurality of battery cells electrically connected in parallel and / or in series with one another by means of cell connectors are connected in a heat-conducting manner to the heat-conducting plate and insulating elements are arranged between the heat-conducting plate and the battery cells, the electrical ones Surround the pole contacts of the battery cells in the form of a jacket.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Bereitstellung eines möglichst kompakten und kostengünstigen Batteriemoduls werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kontaktvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Batteriemodul gemäß Anspruch 7 und ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls gemäß Anspruch 10 beschrieben. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Figuren. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Kontaktvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.In order to provide a battery module that is as compact and inexpensive as possible, a contact device according to claim 1, a battery module according to claim 7 and a method for producing a battery module according to claim 10 are described in the context of the present invention. Advantageous embodiments of the invention result from the description, the subclaims and the figures. Features and details that are described in connection with the contact device apply, of course, also in connection with the battery module according to the invention, the method according to the invention and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference can always be made to one another.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierung zwischen Batteriezellen in einem Batteriemodul zur Verfügung gestellt. Die Kontaktvorrichtung weist einen ersten Kontaktabschnitt zur Kontaktierung von Minuspolen von ersten Batteriezellen für eine Parallelschaltung zwischen den ersten Batteriezellen, und einen mit dem ersten Kontaktabschnitt mechanisch verbundenen zweiten Kontaktabschnitt zur Kontaktierung von Pluspolen von zweiten Batteriezellen für eine Parallelschaltung zwischen den zweiten Batteriezellen, auf. Der erste Kontaktabschnitt weist Steckabschnitte zum Einstecken der ersten Batteriezellen auf und der zweite Kontaktabschnitt weist Halteabschnitte zum Halten der zweiten Batteriezellen auf. Erfindungsgemäße ist am ersten Kontaktabschnitt und/oder am zweiten Kontaktabschnitt wenigstens ein Verbindungsabschnitt für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Kontaktvorrichtung mit einer weiteren Kontaktvorrichtung ausgestaltet.According to a first aspect of the present invention, a contact device for making electrical contact between battery cells in a battery module is provided. The contact device has a first contact section for contacting negative poles of first battery cells for a parallel connection between the first battery cells, and a second contact section mechanically connected to the first contact section for contacting positive poles of second battery cells for a parallel connection between the second battery cells. The first contact section has plug-in sections for inserting the first battery cells and the second contact section has holding sections for holding the second battery cells. According to the invention, at least one connecting section is designed on the first contact section and / or on the second contact section for a positive and / or non-positive connection of the contact device to a further contact device.

Unter der weiteren Kontaktvorrichtung ist eine erfindungsgemäß beschriebene Kontaktvorrichtung zu verstehen. Mittels mehrerer solcher Kontaktvorrichtungen können Batteriepakete bzw. mehrere Untereinheiten mit jeweils mehreren Batteriezellen zur Herstellung eines Batteriemoduls nahezu beliebig innerhalb des Batteriemoduls angeordnet werden. Dies schafft eine große Flexibilität hinsichtlich der Form, der Größe sowie der erforderlichen elektrischen Leistung des gewünschten Batteriemoduls.The further contact device is to be understood as a contact device described according to the invention. By means of several such contact devices, battery packs or several sub-units, each with several battery cells for producing a battery module, can be arranged almost arbitrarily within the battery module. This creates great flexibility with regard to the shape, size and the required electrical power of the desired battery module.

Batteriemodule bestehen in der Regel aus einer Vielzahl einzelner Batteriezellen, welche parallel bzw. in Reihe miteinander verbunden sind, wobei durch die Parallelschaltung der einzelnen Batteriezellen die Batteriekapazität und durch die Reihenschaltung die Batteriespannung erhöht wird. Unter dem Batteriemodul ist hierbei insbesondere ein HV-Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug zu verstehen.Battery modules generally consist of a large number of individual battery cells which are connected to one another in parallel or in series, the battery capacity being increased by the parallel connection of the individual battery cells and the battery voltage being increased by the series connection. The battery module is to be understood here in particular as an HV battery module for a motor vehicle.

Die erfindungsgenmäße Kontaktvorrichtung kann zur Herstellung eines Batteriemoduls verwendet werden, in welchem eine beliebige Anzahl von Batteriezellen im ersten und/oder im zweiten Kontaktabschnitt jeweils parallel verschaltet werden kann. Damit können mehrere solcher Module zum Gesamtbatteriemodul in Reihe geschaltet werden. Im ersten Kontaktabschnitt und im zweiten Kontaktabschnitt können die Batteriezellen jeweils mit unterschiedlicher Polarität eingesteckt bzw. positioniert werden. Dies ermöglicht die erfindungsgemäß einfache Modulbauweise mittels mehrerer Kontaktvorrichtu ngen.The contact device according to the invention can be used to manufacture a battery module in which any number of battery cells can be connected in parallel in the first and / or in the second contact section. This means that several such modules can be connected in series to the overall battery module. The battery cells can each be inserted or positioned with different polarities in the first contact section and in the second contact section. This enables the simple modular construction according to the invention by means of several contact devices.

Die Halteabschnitte und die Steckabschnitte können prinzipiell auch vertauscht angeordnet sein. D. h., die Steckabschnitte könnten auch am zweiten Kontaktabschnitt ausgestaltet sein und die Halteabschnitte könnten auch am ersten Kontaktabschnitt ausgestaltet sein. Ebenso ist es denkbar, dass unter dem ersten Kontaktabschnitt ein zweiter Kontaktabschnitt zur Kontaktierung von Pluspolen der Batteriezellen und unter dem zweiten Kontaktabschnitt ein erster Kontaktabschnitt zum Kontaktieren von Minuspolen der Batteriezellen zu verstehen ist.The holding sections and the plug-in sections can in principle also be interchanged. That is, the plug-in sections could also be configured on the second contact section and the holding sections could also be configured on the first contact section. It is also conceivable that under the first contact section a second contact section for contacting positive poles of the battery cells and under the second contact section The first contact section for contacting negative poles of the battery cells is to be understood.

Die Verbindungsabschnitte weisen vorzugsweise Hinterschneidungen und/oder Klammerabschnitte auf, durch welche Verbindungsabschnitte von unterschiedlichen Kontaktvorrichtungen bzw. einer ersten Kontaktvorrichtung und einer zweiten Kontaktvorrichtung form- und/oder kraftschlüssig miteinander in Eingriff gebracht werden können. Insbesondere weisen die Verbindungsabschnitte unterschiedliche Verbindungselemente auf. So können die Verbindungsabschnitte L- und/oder C-förmige oder im Wesentlichen C-förmige Verbindungselemente sowie Verbindungselemente mit komplementären Vertiefungen aufweisen, sodass die C- oder L-förmigen Verbindungselemente der ersten Kontaktvorrichtung für die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der zweiten Kontaktvorrichtung in die korrespondierenden Vertiefungen der Verbindungselemente der zweiten Kontaktvorrichtung greifen können, sowie die C- oder L-förmigen Verbindungselemente der zweiten Kontaktvorrichtung für die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der ersten Kontaktvorrichtung in die korrespondierenden Vertiefungen der Verbindungselemente der ersten Kontaktvorrichtung greifen können. D. h., jede Kontaktvorrichtung kann unterschiedliche Verbindungsabschnitte mit männlichen und weiblichen Kontakt- bzw. Eingriffelementen zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden der Kontaktvorrichtungen aufweisen. Die Verbindungsabschnitte können als separate Bauteile, ein Bauteilverbund oder in einem mechanischen Verbund mit dem ersten und/oder zweiten Verbindungsabschnitt bereitgestellt sein.The connecting sections preferably have undercuts and / or clip sections, through which connecting sections of different contact devices or a first contact device and a second contact device can be brought into engagement with one another in a positive and / or non-positive manner. In particular, the connecting sections have different connecting elements. For example, the connecting sections can have L- and / or C-shaped or essentially C-shaped connecting elements as well as connecting elements with complementary depressions, so that the C- or L-shaped connecting elements of the first contact device for the positive and / or non-positive connection with the second Contact device can engage in the corresponding recesses of the connecting elements of the second contact device, and the C or L-shaped connecting elements of the second contact device for the positive and / or non-positive connection with the first contact device can engage in the corresponding recesses of the connecting elements of the first contact device. That is, each contact device can have different connecting sections with male and female contact or engagement elements for the positive and / or non-positive connection of the contact devices. The connecting sections can be provided as separate components, a component composite or in a mechanical composite with the first and / or second connecting portion.

Die unterschiedlichen Verbindungselemente sind in Form des Verbindungsabschnitts vorzugsweise einstückig bzw. monolithisch miteinander verbunden ausgestaltet. Die Verbindungsabschnitte sind ferner zum zerstörungsfrei lösbaren Verbinden mehrerer Kontaktvorrichtungen ausgestaltet. Insbesondere können zwei oder mehr Kontaktvorrichtungen mittels der Verbindungsabschnitte zumindest tlw. ineinandergeschoben oder miteinander verklipst werden.The different connecting elements are preferably configured in one piece or monolithically connected to one another in the form of the connecting section. The connecting sections are also designed for non-destructively releasable connection of a plurality of contact devices. In particular, two or more contact devices can be at least partially pushed into one another or clipped together by means of the connecting sections.

Der Verbindungsabschnitt kann als Arretierung zum Arretieren von wenigstens zwei durch die jeweiligen Verbindungsabschnitte miteinander verbundenen Kontaktvorrichtungen zueinander verstanden werden.The connecting section can be understood as a locking device for locking at least two contact devices connected to one another by the respective connecting sections.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsweise besitzen die Halteabschnitte in einem Haltebereich Pressrippen zum druckbeaufschlagten Halten der Batteriezellen in den jeweiligen Halteabschnitten, wobei die Pressrippen zumindest partiell umfänglich einer Innenumfangsfläche der Halteabschnitte ausgestaltet sind.In a particularly advantageous embodiment, the holding sections in a holding area have press ribs for holding the battery cells under pressure in the respective holding sections, the press ribs being at least partially circumferentially configured on an inner peripheral surface of the holding sections.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass mehrere Verbindungsabschnitte über wenigstens drei verschiedene, in einer Draufsicht auf die Kontaktvorrichtung U-förmig zueinander angeordnete Außenflächenabschnitte der Halteabschnitte verteilt ausgestaltet sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise prinzipiell eine beliebige Anzahl von Kontaktvorrichtungen mit darin angeordneten Batteriezellen miteinander verbinden. Von Vorteil kann es sein, wenn an einem ersten der wenigstens drei Außenflächenabschnitte der Halteabschnitte männliche Verbindungsabschnitte bzw. Verbindungselemente ausgestaltet sind, und an einem zweiten der wenigstens drei Außenflächenabschnitte der Halteabschnitte weibliche Verbindungsabschnitte bzw. Verbindungselemente angeordnet sind, sodass zwischen zwei Kontaktvorrichtungen auf einfache Weise entsprechende Stecker-Steckeraufnahme-Verbindungen hergestellt werden können.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for a plurality of connecting sections to be distributed over at least three different outer surface sections of the holding sections which are arranged in a U-shape with respect to one another in a plan view of the contact device. In principle, any number of contact devices with battery cells arranged therein can be connected to one another in a simple manner. It can be advantageous if male connecting sections or connecting elements are configured on a first of the at least three outer surface sections of the holding sections, and female connecting sections or connecting elements are arranged on a second of the at least three outer surface sections of the holding sections, so that corresponding contact between two contact devices is simple Male-male receptacle connections can be made.

Weiterhin ist es möglich, dass bei einer Kontaktvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Steckabschnitte jeweils einen Spannabschnitt zum eingespannten Halten der ersten Batteriezellen im jeweiligen Halteabschnitt aufweist. In den Spannabschnitten können die ersten Batteriezellen eingespannt positioniert werden, sodass keine weiteren Haltemittel zum Halten der ersten Batteriezellen erforderlich sind. Dies hilft insbesondere beim Zusammenbau eines Batteriemoduls mit erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtungen und Batteriezellen. Die Spannabschnitte weisen einen Durchmesser auf, der in einem Zustand, in welchem sich keine Batteriezelle im Spannabschnitt befindet, kleiner als ein Durchmesser der Batteriezelle ist.Furthermore, it is possible that in a contact device according to the present invention, the plug sections each have a clamping section for holding the first battery cells clamped in the respective holding section. The first battery cells can be positioned clamped in the clamping sections, so that no further holding means are required to hold the first battery cells. This helps in particular when assembling a battery module with contact devices and battery cells according to the invention. The clamping sections have a diameter which, in a state in which there is no battery cell in the clamping section, is smaller than a diameter of the battery cell.

Bei einer Kontaktvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Spannabschnitt jeweils wenigstens ein Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren der ersten Batteriezellen aufweisen. D.h., der Spannabschnitt weist eine Doppelfunktion auf, und zwar einerseits die Funktion zum druckbeaufschlagten Halten und radialen Ausrichten der Batteriezellen im Steckabschnitt und andererseits zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezellen im Steckabschnitt. Damit können bei bzw. in einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung und mithin auch bei bzw. in einem zugehörigen Batteriemodul Platz, Gewicht und Kosten gespart werden.In a contact device according to the present invention, the clamping section can each have at least one contact element for electrically contacting the first battery cells. In other words, the clamping section has a double function, namely the function for holding the pressure on the pressure and radial alignment of the battery cells in the plug-in section on the one hand, and for electrically contacting the battery cells in the plug-in section on the other hand. In this way, space, weight and costs can be saved in or in a contact device according to the invention and consequently also in or in an associated battery module.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Kontaktvorrichtung ein blechförmiges Lagerbauteil mit einer planen Oberflächenstruktur zum Lagern der ersten Batteriezellen im ersten Kontaktabschnitt und der zweiten Batteriezellen im zweiten Kontaktabschnitt aufweist. Das blechförmige Lagerbauteil bildet einen besonders einfach und entsprechend kostengünstig herstellbaren Grundkörper, der zum Lagern der Batteriezellen bzw. als Anschlag für die Batteriezellen genutzt werden kann. Das blechförmige Lagerbauteil kann im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet sein. Im ersten Kontaktabschnitt weist das Lagerbauteil vorzugsweise Durchgangsöffnungen zur Belüftung, Kontaktierung und/oder Positionierung der ersten Batteriezellen und/oder weiterer Batteriezellen in einer weiteren Kontaktvorrichtung auf. Im zweiten Kontaktabschnitt weist das Lagerbauteil vorzugsweise einen homogen geschlossenen Blechabschnitt auf, an welchem alle zweiten Batteriezellen positioniert oder angedrückt werden können. Insbesondere können die zweiten Batteriezellen bzw. die Pluspole der zweiten Batteriezellen mit dem Blechabschnitt des zweiten Kontaktabschnitts verschweißt werden.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible for the contact device to have a sheet-shaped bearing component with a flat surface structure for storing the first battery cells in the first contact section and the second battery cells in the second contact section. The sheet-shaped bearing component forms a particularly simple and correspondingly inexpensive base body that can be stored the battery cells or as a stop for the battery cells can be used. The sheet-metal bearing component can be designed essentially rectangular. In the first contact section, the bearing component preferably has through openings for ventilation, contacting and / or positioning of the first battery cells and / or further battery cells in a further contact device. In the second contact section, the bearing component preferably has a homogeneously closed sheet metal section, on which all second battery cells can be positioned or pressed. In particular, the second battery cells or the positive poles of the second battery cells can be welded to the sheet metal section of the second contact section.

Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung das blechförmige Lagerbauteil im ersten Kontaktabschnitt einen Kontaktblechabschnitt bildet, der durch Verbindungslaschen mit einem Trägerblech des ersten Kontaktabschnitts, welches die Steckabschnitte aufweist, verbunden ist, wobei die Steckabschnitte durch die Verbindungslaschen beabstandet vom Kontaktblechabschnitt ausgestaltet sind. D.h., mittels der Verbindungslaschen kann das Trägerblech einschließlich der Steckabschnitte besonders einfach mit dem Kontaktblechabschnitt verbunden, ggf. noch zusätzlich verschweißt, werden bzw. sein. Die Verbindungslaschen dienen ferner zur einfachen und exakten Ausrichtung von Trägerblech und Kontaktblechabschnitt zueinander.It can be a further advantage if, in the case of a contact device according to the invention, the sheet-shaped bearing component in the first contact section forms a contact sheet section which is connected by connecting tabs to a carrier sheet of the first contact section which has the plug-in sections, the plug-in sections being spaced apart from the contact sheet section by the connecting tabs are. That is, by means of the connecting straps, the carrier plate including the plug-in sections can be connected to the contact plate section in a particularly simple manner, if necessary additionally welded. The connecting lugs also serve for simple and exact alignment of the carrier plate and contact plate section with respect to one another.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul mit einer ersten wie vorstehend im Detail beschriebenen Kontaktvorrichtung und einer zweiten wie vorstehend im Detail beschriebenen Kontaktvorrichtung bereitgestellt, wobei die ersten Batteriezellen oder die zweiten Batteriezellen sandwichartig zwischen der ersten Kontaktvorrichtung und der zweiten Kontaktvorrichtung aufgenommen sind und wobei die erste Kontaktvorrichtung durch den wenigstens einen Verbindungsabschnitt, der am ersten Kontaktabschnitt und/oder am zweiten Kontaktabschnitt ausgestaltet ist, form- und/oder kraftschlüssig mit der zweiten Kontaktvorrichtung verbunden ist. Damit bringt das erfindungsgemäße Batteriemodul die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung beschrieben worden sind.According to a further aspect of the present invention, a battery module is provided with a first contact device as described in detail above and a second contact device as described in detail above, the first battery cells or the second battery cells being sandwiched between the first contact device and the second contact device and wherein the first contact device is positively and / or non-positively connected to the second contact device by the at least one connecting section which is configured on the first contact section and / or on the second contact section. The battery module according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the contact device according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass der Innendurchmesser der Steckabschnitte in einem Zustand, in welchem sich keine Batteriezellen in den Steckabschnitten befinden, jeweils zumindest an einer Stelle kleiner als ein Durchmesser eines Endabschnitts der Batteriezellen ist, der sich in einem zusammengebauten Zustand des Batteriemoduls jeweils in den Steckabschnitten befindet. Damit kann auf einfache Weise ein sicherer Halt der Batteriezellen in der Kontaktvorrichtung gewährleistet werden.According to a preferred embodiment of the present invention, it is possible that the inside diameter of the plug-in sections in a state in which there are no battery cells in the plug-in sections is in each case at least at one point smaller than a diameter of an end section of the battery cells that is assembled in one Condition of the battery module is located in the plug-in sections. A secure hold of the battery cells in the contact device can thus be ensured in a simple manner.

Bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul kann der Minuspol der Batteriezellen ferner jeweils mit dem blechförmigen Lagerbauteil verschweißt sein. Dies stellt einen besonders stabilen Halt der Batteriezellen im Batteriemodul sicher.In a battery module according to the invention, the negative pole of the battery cells can also be welded to the sheet-metal bearing component. This ensures a particularly stable hold of the battery cells in the battery module.

Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Batteriemoduls zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - Bereitstellen der ersten Kontaktvorrichtung,
  • - Bereitstellen der zweiten Kontaktvorrichtung,
  • - sandwichartiges Anordnen der ersten Batteriezellen oder der zweiten Batteriezellen zwischen der ersten Kontaktvorrichtung und der zweiten Kontaktvorrichtung, und
  • - form- und/oder kraftschlüssiges Verbinden der ersten Kontaktvorrichtung mit der zweiten Kontaktvorrichtung durch den wenigstens einen Verbindungsabschnitt, der am ersten Kontaktabschnitt und/oder am zweiten Kontaktabschnitt ausgestaltet ist.
In addition, a method for producing a battery module as described above is provided within the scope of the present invention. The process has the following steps:
  • Provision of the first contact device,
  • Providing the second contact device,
  • sandwiching the first battery cells or the second battery cells between the first contact device and the second contact device, and
  • - Positive and / or non-positive connection of the first contact device to the second contact device through the at least one connecting section which is configured on the first contact section and / or on the second contact section.

Damit bringt auch das erfindungsgemäße Verfahren die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich.The method according to the invention thus also has the advantages described above.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures. All of the features and / or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.

Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Kontaktvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Oberseite der in 1 dargestellte Kontaktvorrichtung,
  • 3 eine Seitenansicht auf die in 1 dargestellte Kontaktvorrichtung,
  • 4 eine Draufsicht auf eine Unterseite der in 1 dargestellte Kontaktvorrichtung,
  • 5 eine weitere Seitenansicht auf die in 1 dargestellte Kontaktvorrichtung,
  • 6 eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der in 1 dargestellten Kontaktvorrichtung,
  • 7 eine weitere perspektivische Ansicht auf einen Teil der in 1 dargestellten Kontaktvorrichtung,
  • 8 eine perspektivische Ansicht auf ein Trägerblech der in 1 dargestellten Kontaktvorrichtung,
  • 9 eine weitere perspektivische Ansicht auf das in 1 dargestellte Trägerblech,
  • 10 eine perspektivische Ansicht auf ein Lagerbauteil der in 1 dargestellten Kontaktvorrichtung, und
  • 11 eine perspektivische Ansicht auf ein Batteriemodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Show it:
  • 1 2 shows a perspective view of a contact device according to an embodiment of the present invention,
  • 2nd a top view of a top of the in 1 illustrated contact device,
  • 3rd a side view of the in 1 illustrated contact device,
  • 4th a top view of a bottom of the in 1 illustrated contact device,
  • 5 another side view of the in 1 illustrated contact device,
  • 6 a perspective view of part of the in 1 illustrated contact device,
  • 7 another perspective view of part of the in 1 illustrated contact device,
  • 8th a perspective view of a carrier plate in 1 illustrated contact device,
  • 9 another perspective view of the in 1 carrier sheet shown,
  • 10th a perspective view of a bearing component of the in 1 shown contact device, and
  • 11 a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 11 jeweils mit demselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 to 11 each provided with the same reference number.

1 zeigt eine Kontaktvorrichtung 1 zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierung zwischen Batteriezellen 2, 3 in einem Batteriemodul 3. Die Kontaktvorrichtung 1 weist einen ersten Kontaktabschnitt 4 zur Kontaktierung von Minuspolen 5 von ersten Batteriezellen 2 für eine Parallelschaltung zwischen den ersten Batteriezellen 2, und einen mit dem ersten Kontaktabschnitt 4 mechanisch verbundenen zweiten Kontaktabschnitt 6 zur Kontaktierung von Pluspolen 7 von zweiten Batteriezellen 8 für eine Parallelschaltung zwischen den zweiten Batteriezellen 8, auf. Der erste Kontaktabschnitt 4 weist Steckabschnitte 9 zum Einstecken der ersten Batteriezellen 2 auf und der zweite Kontaktabschnitt 6 weist Halteabschnitte 10 zum Halten der zweiten Batteriezellen 8 auf. Außerdem sind am zweiten Kontaktabschnitt 6 Verbindungsabschnitte 11 für eine formschlüssige Verbindung der Kontaktvorrichtung 1 mit einer weiteren Kontaktvorrichtung 1' ausgestaltet. 1 shows a contact device 1 for establishing electrical contact between battery cells 2nd , 3rd in a battery module 3rd . The contact device 1 has a first contact portion 4th for contacting negative poles 5 from the first battery cells 2nd for a parallel connection between the first battery cells 2nd , and one with the first contact portion 4th mechanically connected second contact section 6 for contacting positive poles 7 of second battery cells 8th for a parallel connection between the second battery cells 8th , on. The first contact section 4th has plug-in sections 9 to insert the first battery cells 2nd on and the second contact section 6 has holding sections 10th for holding the second battery cells 8th on. Also on the second contact section 6 Connecting sections 11 for a positive connection of the contact device 1 with another contact device 1' designed.

Die Steckabschnitte 9 weisen jeweils einen Spannabschnitt 13 zum eingespannten Halten der ersten Batteriezellen 2 im jeweiligen Halteabschnitt 10 auf. Genauer gesagt weist jeder Spannabschnitt 13 jeweils mehrere Kontaktelemente 14 in Form von Kontaktfähnchen zum elektrischen Kontaktieren der ersten Batteriezellen 2 auf. Der Innendurchmesser der Steckabschnitte 9 ist in einem Zustand, in welchem sich keine Batteriezellen 2 in den Steckabschnitten 9 befinden, jeweils zumindest an einer Stelle kleiner als ein Durchmesser eines Endabschnitts der Batteriezellen 2, der sich in einem zusammengebauten Zustand des Batteriemoduls 3 jeweils in den Steckabschnitten 9 befindet.The plug-in sections 9 each have a clamping section 13 for holding the first battery cells in place 2nd in the respective holding section 10th on. More specifically, each span section has 13 several contact elements each 14 in the form of contact flags for electrical contacting of the first battery cells 2nd on. The inside diameter of the plug-in sections 9 is in a state in which there are no battery cells 2nd in the mating sections 9 are located, each at least at a location smaller than a diameter of an end section of the battery cells 2nd that is in an assembled state of the battery module 3rd each in the plug-in sections 9 located.

Wie in der Draufsicht gemäß 2 dargestellt, sind mehrere Verbindungsabschnitte 11 über drei verschiedene, U-förmig zueinander angeordnete Außenflächenabschnitte der Halteabschnitte 10 verteilt ausgestaltet. In 3 kann insbesondere die Anordnung der Verbindungsabschnitte 11 erkannt werden.As shown in the top view 2nd are shown, several connection sections 11 via three different U-shaped outer surface sections of the holding sections 10th distributed. In 3rd can in particular the arrangement of the connecting sections 11 be recognized.

4 zeigt eine Draufsicht auf eine Unterseite der Kontaktvorrichtung 1, in welcher ein Lagerbauteil 15 mit einem Blechabschnitt 12 und einem Kontaktblechabschnitt 16 zu erkennen ist. Das blechförmige Lagerbauteil 15 weist eine plane Oberflächenstruktur zum Lagern der ersten Batteriezellen 2 im ersten Kontaktabschnitt 4 und der zweiten Batteriezellen 8 im zweiten Kontaktabschnitt 6 auf. Darüber hinaus bildet das blechförmige Lagerbauteil 15 im ersten Kontaktabschnitt 4 einen Kontaktblechabschnitt 16, der durch Verbindungslaschen 17 mit einem in 8 dargestellten Trägerblech 18 des ersten Kontaktabschnitts 4, welches die Steckabschnitte 9 aufweist, verbunden ist, wobei die Steckabschnitte 9 durch die Verbindungslaschen 17 beabstandet vom Kontaktblechabschnitt 16 ausgestaltet sind. 4th shows a plan view of an underside of the contact device 1 in which a bearing component 15 with a sheet metal section 12th and a contact sheet section 16 can be seen. The sheet metal bearing component 15 has a flat surface structure for storing the first battery cells 2nd in the first contact section 4th and the second battery cells 8th in the second contact section 6 on. In addition, the sheet-shaped bearing component forms 15 in the first contact section 4th a contact sheet section 16 by connecting tabs 17th with an in 8th carrier sheet shown 18th of the first contact section 4th the plug-in sections 9 has, is connected, the plug-in sections 9 through the connecting tabs 17th spaced from the contact sheet section 16 are designed.

5 zeigt in einer weiteren Seitenansicht, die Lage der zweiten Batteriezellen 8 mit deren Minuspol 5 und Pluspol 7. 6 und 7 zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten der in 1 dargestellten Kontaktvorrichtung 1 jeweils ohne Halteabschnitte 10. In den 8 und 9 ist das vorstehend beschriebene Trägerblech 18 im Detail dargestellt. 10 zeigt das Lagerbauteil 15 einschließlich dem Blechabschnitt 12 sowie dem Kontaktblechabschnitt 16. 5 shows in a further side view, the location of the second battery cells 8th with their negative pole 5 and positive pole 7 . 6 and 7 show different perspective views of the in 1 shown contact device 1 each without holding sections 10th . In the 8th and 9 is the carrier sheet described above 18th presented in detail. 10th shows the bearing component 15 including the sheet metal section 12th and the contact plate section 16 .

In 11 ist ein Batteriemodul 3 mit einer ersten Kontaktvorrichtung 1 und einer zweiten Kontaktvorrichtung 1' dargestellt, wobei die ersten Batteriezellen 2 sandwichartig zwischen der ersten Kontaktvorrichtung 1 und der zweiten Kontaktvorrichtung 1' aufgenommen sind. Genauer gesagt sind die ersten Batteriezellen 2 sandwichartig zwischen dem ersten Kontaktabschnitt 4 bzw. dem Kontaktblechabschnitt 16 der ersten Kontaktvorrichtung 1 und dem zweiten Kontaktabschnitt 6' bzw. dem Blechabschnitt 12' der zweiten Kontaktvorrichtung 1' aufgenommen.In 11 is a battery module 3rd with a first contact device 1 and a second contact device 1' shown, the first battery cells 2nd sandwiched between the first contact device 1 and the second contact device 1' are included. More specifically, the first are battery cells 2nd sandwiched between the first contact section 4th or the contact sheet section 16 the first contact device 1 and the second contact section 6 ' or the sheet metal section 12 ' the second contact device 1' added.

Die erste Kontaktvorrichtung 1 und die zweite Kontaktvorrichtung 1' sind zusätzlich durch die Verbindungsabschnitte 11, 11', die jeweils am zweiten Kontaktabschnitt 6, 6'ausgestaltet sind, formschlüssig miteinander verbunden bzw. zueinander arretiert. Der Minuspol 5 der Batteriezellen 2 ist jeweils mit dem blechförmigen Lagerbauteil 15 verschweißt.The first contact device 1 and the second contact device 1' are additionally through the connecting sections 11 , 11 ' , each on the second contact section 6 , 6 'are configured, positively connected to one another or locked to one another. The minus pole 5 the battery cells 2nd is with the sheet metal bearing component 15 welded.

Mit Bezug auf die 1 und 11 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls 3 beschrieben. Hierzu werden in einem ersten Schritt die erste Kontaktvorrichtung 1 und die zweite Kontaktvorrichtung 1' bereitgestellt. Anschließend werden die ersten Batteriezellen 2 in einem zweiten Schritt in die Steckabschnitte 9 der ersten Kontaktvorrichtung 1 gesteckt bzw. in den Halteabschnitten 10' der zweiten Kontaktvorrichtung 1' positioniert, um die ersten Batteriezellen 2 anschließend sandwichartig zwischen dem ersten Kontaktabschnitt 4 bzw. dem Kontaktblechabschnitt 16 der ersten Kontaktvorrichtung 1 und dem zweiten Kontaktabschnitt 6' bzw. dem Blechabschnitt 12' der zweiten Kontaktvorrichtung 1' anzuordnen. Danach oder gleichzeitig werden die erste Kontaktvorrichtung 1 und die zweite Kontaktvorrichtung 1' in einem dritten Schritt durch die Verbindungsabschnitte 11, 11' zusätzlich formschlüssig miteinander verbunden bzw. arretiert.With regard to the 1 and 11 is then a method of manufacturing a battery module 3rd described. For this purpose, in a first step, the first contact device 1 and the second contact device 1' provided. Then the first battery cells 2nd in a second step into the plug-in sections 9 the first contact device 1 inserted or in the holding sections 10 ' the second contact device 1' positioned to the first battery cells 2nd then sandwiched between the first contact section 4th or the contact sheet section 16 the first contact device 1 and the second contact section 6 ' or the sheet metal section 12 ' the second contact device 1' to arrange. After that or simultaneously, the first contact device 1 and the second contact device 1' in a third step through the connecting sections 11 , 11 ' additionally positively connected or locked together.

Neben den dargestellten Ausführungsformen lässt die Erfindung noch weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D. h., die Erfindung soll nicht auf die zu den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention also permits further design principles. In other words, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments described for the figures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009035470 A1 [0003]DE 102009035470 A1 [0003]

Claims (10)

Kontaktvorrichtung (1) zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierung zwischen Batteriezellen (2, 3) in einem Batteriemodul (3), aufweisend einen ersten Kontaktabschnitt (4) zur Kontaktierung von Minuspolen (5) von ersten Batteriezellen (2) für eine Parallelschaltung zwischen den ersten Batteriezellen (2), und einen mit dem ersten Kontaktabschnitt (4) mechanisch verbundenen zweiten Kontaktabschnitt (6) zur Kontaktierung von Pluspolen (7) von zweiten Batteriezellen (8) für eine Parallelschaltung zwischen den zweiten Batteriezellen (8), wobei der erste Kontaktabschnitt (4) Steckabschnitte (9) zum Einstecken der ersten Batteriezellen (2) aufweist und der zweite Kontaktabschnitt (6) Halteabschnitte (10) zum Halten der zweiten Batteriezellen (8) aufweist, und wobei am ersten Kontaktabschnitt (4) und/oder am zweiten Kontaktabschnitt (6) wenigstens ein Verbindungsabschnitt (11) für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Kontaktvorrichtung (1) mit einer weiteren Kontaktvorrichtung (1') ausgestaltet ist.Contact device (1) for establishing electrical contact between battery cells (2, 3) in a battery module (3), comprising a first contact section (4) for contacting negative poles (5) of first battery cells (2) for a parallel connection between the first battery cells (2), and a second contact section (6) mechanically connected to the first contact section (4) for contacting positive poles (7) of second battery cells (8) for a parallel connection between the second battery cells (8), the first contact section (4 ) Has plug-in sections (9) for inserting the first battery cells (2) and the second contact section (6) has holding sections (10) for holding the second battery cells (8), and wherein the first contact section (4) and / or the second contact section ( 6) at least one connecting section (11) for a positive and / or non-positive connection of the contact device (1) with a further contact device device (1 ') is designed. Kontaktvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsabschnitte (11) über wenigstens drei verschiedene, in einer Draufsicht auf die Kontaktvorrichtung U-förmig zueinander angeordnete Außenflächenabschnitte der Halteabschnitte (10) verteilt ausgestaltet sind.Contact device (1) after Claim 1 , characterized in that a plurality of connecting sections (11) are designed to be distributed over at least three different outer surface sections of the holding sections (10) arranged in a U-shape with respect to one another in a plan view of the contact device. Kontaktvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckabschnitte (9) jeweils einen Spannabschnitt (13) zum eingespannten Halten der ersten Batteriezellen (2) im jeweiligen Halteabschnitt (10) aufweist.Contact device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the plug-in sections (9) each have a clamping section (13) for holding the first battery cells (2) clamped in the respective holding section (10). Kontaktvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (13) jeweils wenigstens ein Kontaktelement (14) zum elektrischen Kontaktieren der ersten Batteriezellen (2) aufweist.Contact device (1) after Claim 3 , characterized in that the clamping section (13) each has at least one contact element (14) for electrically contacting the first battery cells (2). Kontaktvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (1) ein blechförmiges Lagerbauteil (15) mit einer planen Oberflächenstruktur zum Lagern der ersten Batteriezellen (2) im ersten Kontaktabschnitt (4) und der zweiten Batteriezellen (8) im zweiten Kontaktabschnitt (6) aufweist.Contact device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact device (1) is a sheet-shaped bearing component (15) with a flat surface structure for storing the first battery cells (2) in the first contact section (4) and the second battery cells (8) in the second contact section (6). Kontaktvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das blechförmige Lagerbauteil (15) im ersten Kontaktabschnitt (4) einen Kontaktblechabschnitt (16) bildet, der durch Verbindungslaschen (17) mit einem Trägerblech (18) des ersten Kontaktabschnitts (4), welches die Steckabschnitte (9) aufweist, verbunden ist, wobei die Steckabschnitte (9) durch die Verbindungslaschen (17) beabstandet vom Kontaktblechabschnitt (16) ausgestaltet sind.Contact device (1) after Claim 5 , characterized in that the sheet-shaped bearing component (15) in the first contact section (4) forms a contact sheet section (16), which by means of connecting lugs (17) with a carrier sheet (18) of the first contact section (4), which has the plug-in sections (9) , is connected, the plug-in sections (9) being formed by the connecting straps (17) spaced apart from the contact plate section (16). Batteriemodul (3) mit einer ersten Kontaktvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche und einer zweiten Kontaktvorrichtung (1') nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die ersten Batteriezellen (2) oder die zweiten Batteriezellen (8) sandwichartig zwischen der ersten Kontaktvorrichtung (1) und der zweiten Kontaktvorrichtung (1') aufgenommen sind und wobei die erste Kontaktvorrichtung (1) durch den wenigstens einen Verbindungsabschnitt (11, 11'), der am ersten Kontaktabschnitt (4) und/oder am zweiten Kontaktabschnitt (6) ausgestaltet ist, form- und/oder kraftschlüssig mit der zweiten Kontaktvorrichtung (1') verbunden ist.Battery module (3) with a first contact device (1) according to one of the preceding claims and a second contact device (1 ') according to one of the preceding claims, the first battery cells (2) or the second battery cells (8) being sandwiched between the first contact device ( 1) and the second contact device (1 ') and the first contact device (1) being formed by the at least one connecting section (11, 11') which is configured on the first contact section (4) and / or on the second contact section (6) , positively and / or non-positively connected to the second contact device (1 '). Batteriemodul (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Steckabschnitte (9) in einem Zustand, in welchem sich keine Batteriezellen (2) in den Steckabschnitten (9) befinden, jeweils zumindest an einer Stelle kleiner als ein Durchmesser eines Endabschnitts der Batteriezellen (2) ist, der sich in einem zusammengebauten Zustand des Batteriemoduls (3) jeweils in den Steckabschnitten (9) befindet.Battery module (3) after Claim 7 characterized in that the inside diameter of the plug-in sections (9) in a state in which there are no battery cells (2) in the plug-in sections (9) is in each case at least at one point smaller than a diameter of an end section of the battery cells (2), which is in an assembled state of the battery module (3) in each case in the plug-in sections (9). Batteriemodul (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Minuspol (5) der Batteriezellen (2) jeweils mit dem blechförmigen Lagerbauteil (15) verschweißt ist.Battery module (3) according to one of the Claims 7 to 8th , characterized in that the negative pole (5) of the battery cells (2) is welded to the sheet-metal bearing component (15). Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, aufweisend die Schritte: - Bereitstellen der ersten Kontaktvorrichtung (1), - Bereitstellen der zweiten Kontaktvorrichtung (1'), - sandwichartiges Anordnen der ersten Batteriezellen (2) oder der zweiten Batteriezellen (8) zwischen der ersten Kontaktvorrichtung (1) und der zweiten Kontaktvorrichtung (1'), und - form- und/oder kraftschlüssiges Verbinden der ersten Kontaktvorrichtung (1) mit der zweiten Kontaktvorrichtung (1') durch den wenigstens einen Verbindungsabschnitt (11, 11'), der am ersten Kontaktabschnitt (4) und/oder am zweiten Kontaktabschnitt (6) ausgestaltet ist.Method for producing a battery module (3) according to one of the Claims 7 to 9 , comprising the steps: - providing the first contact device (1), - providing the second contact device (1 '), - sandwiching the first battery cells (2) or the second battery cells (8) between the first contact device (1) and the second Contact device (1 '), and - positive and / or non-positive connection of the first contact device (1) to the second contact device (1') through the at least one connecting section (11, 11 ') which is connected to the first contact section (4) and / or is configured on the second contact section (6).
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