DE102019126515A1 - Modular battery block - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen modularen Akkublock als ein elektrischer und mechanischer Zusammenschluss einer Vielzahl von einzelnen, aufladbaren Akkuzellen, wobei die Akkuzellen in mindestens zwei massiven Aufnahmekörpern zu jeweils einer Zellenreihe mit einer jeweils gleichen Anzahl von Akkuzellen mechanisch zusammengefasst sind, wobei die Akkuzellen innerhalb der mindestens zwei Aufnahmekörper zumindest bereichsweise formschlüssig aufgenommen sind und die Akkuzellen jeder der mindestens zwei Zellenreihen elektrisch parallel geschaltet sind und die mindestens zwei Zellenreihen elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen jeweils zwei in einer Anreihrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern jeweils eine, einen elektrischen Verbinder aufnehmende und lagesichernde Abdeckplatte angeordnet ist. Infolgedessen bleibt in einem etwaigen Fehlerfall in einer Akkuzelle der Fehler lokal auf die betroffene Akkuzelle beschränkt. Durch die effektive Wärmeableitung und Wärmeverteilung mittels der massiven Aufnahmekörper ist weiterhin ein sicherer Volllastbetrieb des modularen Akkublocks auf Dauer möglich. Zudem lässt sich der modulare Akkublock leicht und kostengünstig fertigen und in weiten Grenzen durch einfaches Anreihen beliebig skalieren und somit an unterschiedliche Anwendungen anpassen.The invention relates to a modular battery block as an electrical and mechanical combination of a plurality of individual, rechargeable battery cells, the battery cells being mechanically combined in at least two massive receiving bodies to form a row of cells each with the same number of battery cells, the battery cells being within the at least two Receiving bodies are at least partially accommodated in a form-fitting manner and the battery cells of each of the at least two rows of cells are electrically connected in parallel and the at least two rows of cells are electrically connected in series, with a position-securing cover plate between each two receiving bodies immediately following one another in a row direction is arranged. As a result, in the event of a fault in a battery cell, the fault remains locally limited to the battery cell concerned. Due to the effective heat dissipation and distribution by means of the massive receptacle, a safe full-load operation of the modular battery block is still possible over the long term. In addition, the modular battery block can be manufactured easily and inexpensively and can be scaled as desired within wide limits by simply adding in rows and thus adapted to different applications.

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen Akkublock als ein elektrischer und mechanischer Zusammenschluss einer Vielzahl von einzelnen, aufladbaren Akkuzellen, wobei die Akkuzellen in mindestens zwei massiven Aufnahmekörpern zu jeweils einer Zellenreihe mit einer jeweils gleichen Anzahl von Akkuzellen mechanisch zusammengefasst sind, wobei die Akkuzellen innerhalb der mindestens zwei Aufnahmekörper zumindest bereichsweise formschlüssig aufgenommen sind und die Akkuzellen jeder der mindestens zwei Zellenreihen elektrisch parallel geschaltet sind und die mindestens zwei Zellenreihen elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen jeweils zwei in einer Anreihrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern jeweils eine, einen elektrischen Verbinder aufnehmende und lagesichernde Abdeckplatte angeordnet ist.The invention relates to a modular battery block as an electrical and mechanical combination of a plurality of individual, rechargeable battery cells, the battery cells being mechanically combined in at least two massive receiving bodies to form a row of cells each with the same number of battery cells, the battery cells being within the at least two Receiving bodies are at least partially accommodated in a form-fitting manner and the battery cells of each of the at least two rows of cells are electrically connected in parallel and the at least two rows of cells are electrically connected in series, with a position-securing cover plate between each two receiving bodies immediately following one another in a row direction is arranged.

Akkumulatoren sind aus dem Stand der Technik in einer großen Variationsbreite bekannt. In der Technik finden zum Beispiel Blei-, Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren verbreitet Anwendung. Durch entsprechendes Parallelschalten oder in Reihe schalten einer Vielzahl von Akkuzellen, lassen sich Batterien mit nahezu beliebigen Spannungen und Kapazitäten herstellen.Accumulators are known from the prior art in a wide range of variations. For example, lead, nickel-cadmium or nickel-metal hydride batteries are widely used in technology. By connecting a large number of battery cells in parallel or in series, batteries with almost any voltage and capacity can be produced.

Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder Lithium-Polymer-Akkumulatoren sind besonders leicht und weisen zudem eine extrem hohe Energiedichte auf. Solche Akkumulatoren oder Sekundärelemente finden in Mobiltelefonen, Digitalkameras, Videokameras, Laptops usw. Verwendung. Darüber hinaus werden Lithiumionen-Akkumulatoren sowie Lithium-Polymer-Akkumulatoren in letzter Zeit aufgrund ihrer hohen Energiedichte und ihres geringen Gewichts zunehmend in Elektrofahrzeugen, wie Elektroautos oder E-Bikes, E-Scootern etc. eingesetzt.Lithium-ion batteries or lithium-polymer batteries are particularly light and also have an extremely high energy density. Such accumulators or secondary elements are used in cell phones, digital cameras, video cameras, laptops, and so on. In addition, lithium-ion batteries and lithium-polymer batteries have recently been used increasingly in electric vehicles, such as electric cars or e-bikes, e-scooters, etc., due to their high energy density and low weight.

In einem Fehlerfall, wie zum Beispiel einem Kurzschluss einer Akkuzelle, wird in einem Lithium-Ionen-Akkumulator sehr viel Wärmeenergie freigesetzt, die bis zu einer Selbstentzündung und damit zu einer Zerstörung der Batterie führen kann.In the event of a fault, such as a short circuit in a rechargeable cell, a large amount of thermal energy is released in a lithium-ion rechargeable battery, which can lead to self-ignition and thus destruction of the battery.

Die JP 2009 211 908 offenbart eine Aufnahme für eine einzelne zylindrische Batteriezelle. Die Aufnahme weist Aussparungen zur besseren Wärmeableitung und sich parallel in Längsrichtung einer Zylinderachse erstreckende Abstandselemente auf. Die Abstandselemente sollen bei einem Zusammenschluss mehrerer Batteriezellen einen unmittelbaren Kontakt der Batteriezellen untereinander verhindern.The JP 2009 211 908 discloses a receptacle for a single cylindrical battery cell. The receptacle has recesses for better heat dissipation and spacing elements extending parallel in the longitudinal direction of a cylinder axis. The spacer elements are intended to prevent direct contact between the battery cells when several battery cells are connected.

Aufgabe der Erfindung ist es unter anderem, einen mit einer Vielzahl von Akkuzellen aufgebauten, modularen Akkublock anzugeben, der eine erhöhte Sicherheit bei einem etwaigen Fehlerfall einer Akkuzelle aufweist und der auf einfache Art und Weise skalierbar ist.The object of the invention is, inter alia, to specify a modular battery block constructed with a plurality of battery cells, which has increased security in the event of a possible fault in a battery cell and which can be easily scaled.

Die eingangs genannte Aufgabe wird durch einen modularen Akkublock als ein elektrischer und mechanischer Zusammenschluss einer Vielzahl von einzelnen, aufladbaren Akkuzellen gelöst, wobei die Akkuzellen in mindestens zwei massiven Aufnahmekörpern zu jeweils einer Zellenreihe mit einer jeweils gleichen Anzahl von Akkuzellen mechanisch zusammengefasst sind, wobei die Akkuzellen innerhalb der mindestens zwei Aufnahmekörper zumindest bereichsweise formschlüssig aufgenommen sind und die Akkuzellen jeder der mindestens zwei Zellenreihen elektrisch parallel geschaltet sind und die mindestens zwei Zellenreihen elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen jeweils zwei in einer Anreihrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern jeweils eine, einen elektrischen Verbinder aufnehmende und lagesichernde Abdeckplatte angeordnet ist.The above-mentioned object is achieved by a modular battery block as an electrical and mechanical combination of a large number of individual, rechargeable battery cells, the battery cells being mechanically combined in at least two massive receptacles to form a row of cells each with the same number of battery cells, the battery cells within which at least two receiving bodies are at least partially received in a form-fitting manner and the battery cells of each of the at least two rows of cells are electrically connected in parallel and the at least two rows of cells are electrically connected in series, with one electrical connector between each two receiving bodies directly following one another in a rowing direction receiving and position-securing cover plate is arranged.

Aufgrund des massiven Aufnahmekörpers wird die im Fall eines Defekts einer Akkuzelle freiwerdende hohe Abwärme schnell und gleichmäßig innerhalb des modularen Akkupacks verteilt. Hierdurch kann einer Ausbreitung des Defektes (s.g. „Firespreading“ bzw. „Firepropagation“) bzw. einem s.g. „thermischen Durchgehen“ eines Teils oder des ganzen modularen Akkupacks wirksam entgegengewirkt werden. Durch die mechanische Verzahnung der Einzelkomponenten des modularen Akkublocks untereinander mit Hilfe von bevorzugt Formschlussverbindungen ist zudem ein besonders robuster Aufbau desselben gegeben, der einen sicheren Einsatz, auch unter rauen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Aufgrund der ausgezeichneten Wärmeableitung mittels der massiven Aufnahmekörper ist eine besonders hohe Belastbarkeit des modularen Akkublocks gegeben,Due to the massive receiving body, the high waste heat released in the event of a defect in a battery cell is quickly and evenly distributed within the modular battery pack. This can prevent the defect from spreading (so-called "fire spreading" or "fire propagation") or a so-called "Thermal runaway" of part or the entire modular battery pack can be effectively counteracted. The mechanical interlocking of the individual components of the modular battery block with one another with the aid of preferably form-fitting connections also gives the same a particularly robust structure that enables safe use, even under harsh environmental conditions. Due to the excellent heat dissipation by means of the massive mounting body, the modular battery block has a particularly high load capacity,

Vorzugsweise sind die Akkuzellen als Rundzellen und/oder als prismatische Zellen ausgebildet. Infolgedessen können weitverbreitete Industrie-Standard-Akkuzellentypen für den modularen Akkublock verwendet werden. Darüber hinaus vereinfacht sich der Fertigungsprozess des modularen Akkublocks, da zum Beispiel im Fall von Rundzellen lediglich parallele Bohrungen zur Ausbildung der Zellentaschen in die Aufnahmekörper einzubringen sind. Prismatische Zellen können eine dreieckige, viereckige oder auch mehreckige gleichmäßige oder unregelmäßige Querschnittsgeometrie aufweisen.The battery cells are preferably designed as round cells and / or as prismatic cells. As a result, widely used industry standard types of battery cells can be used for the modular battery pack. In addition, the manufacturing process of the modular battery block is simplified, since, for example, in the case of round cells, only parallel holes have to be made in the receiving body to form the cell pockets. Prismatic cells can have a triangular, square or also polygonal, uniform or irregular cross-sectional geometry.

Vorzugsweise ist der modulare Akkublock durch das Anreihen mindestens einer weiteren, einen weiteren elektrischen Verbinder aufnehmenden und lagesichernden Abdeckplatte sowie mindestens eines, weitere Akkuzellen enthaltenden weiteren Aufnahmekörpers unter Schaffung einer weiteren Zellenreihe erweiterbar. Hierdurch lässt sich der modulare Akkublock in der Herstellung einfach und kostengünstig zusammenbauen bzw. integrieren und ist hinsichtlich der elektrischen Leistungsdaten leicht an unterschiedliche Erfordernisse einer Zielanwendung anzupassen.The modular battery block is preferably made by arranging at least one further cover plate that receives and position-securing a further electrical connector and at least one further receiving body containing further battery cells, creating a further Cell row expandable. As a result, the modular battery block can be easily and inexpensively assembled or integrated in production and can easily be adapted to different requirements of a target application with regard to the electrical performance data.

Bevorzugt besteht zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern jeweils eine mittels einer Abdeckplatte gebildete Formschlussverbindung. Hierdurch ist ein mechanisch robuster und durch Stecken leicht herstellbarer Verbund zwischen den Aufnahmekörpern, den elektrischen Verbindern und den Abdeckplatten gegeben.There is preferably a form-fit connection formed by means of a cover plate between each two directly successive receiving bodies. This results in a mechanically robust bond between the receiving bodies, the electrical connectors and the cover plates that can be easily produced by plugging.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass jeder Aufnahmekörper im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von durchgehenden Zellentaschen aufweist, wobei die Zellentaschen zur zumindest bereichsweise formschlüssigen Aufnahme jeweils einer Akkuzelle bevorzugt zylindrisch oder prismatisch ausgebildet sind und im Bereich einer Vorderseite des Aufnahmekörpers jeweils eine durchgehende Längsöffnung aufweisen. Infolge der in Längsrichtung orientierten Längsöffnungen wird in einem Defektfall einer Akkuzelle ein stirnseitiger Materialauswurf vermieden. Daneben ist eine einfachere Fertigung der massiven Aufnahmekörper gegeben, da Werkzeuge nicht nur stirnseitig sondern auch im Bereich der Vorderseite einsetzbar sind. Vorzugsweise umfassen die Zellentaschen eine darin jeweils aufgenommene, bevorzugterweise als Rundzelle ausgeführte Akkuzelle in Abhängigkeit von einer gewählten Öffnungsweite der Längsöffnungen um mindestens 270° und bis zu 360°. Eine als prismatische Zelle ausgeführte Akkuzelle wird mindestens dreiseitig bzw. um mindestens 270° umfasst. Zwischen den Außenflächen der Akkuzellen und den Innenflächen der Zellentaschen besteht im Idealfall ein vollflächiger, leicht pressschlüssiger und damit formschlüssiger Kontakt, um einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten und eine lokale Überhitzung im Fehlerfall zu vermeiden.In an advantageous development, it is provided that each receptacle body is essentially cuboid and has a plurality of continuous cell pockets, the cell pockets for at least regionally form-fitting reception of one battery cell each being preferably cylindrical or prismatic and each one continuous in the area of a front side of the receptacle body Have longitudinal opening. As a result of the longitudinal openings oriented in the longitudinal direction, material ejection from the end face is avoided in the event of a defect in a battery cell. In addition, there is a simpler production of the solid receiving body, since tools can be used not only on the front side but also in the area of the front side. The cell pockets preferably comprise a respective battery cell received therein, preferably designed as a round cell, depending on a selected opening width of the longitudinal openings of at least 270 ° and up to 360 °. A battery cell designed as a prismatic cell is encompassed at least on three sides or by at least 270 °. Ideally, there is a full-surface, slightly press-fit and thus form-fit contact between the outer surfaces of the battery cells and the inner surfaces of the cell pockets in order to ensure optimal heat transfer and to avoid local overheating in the event of a fault.

Bevorzugt weist jeder Aufnahmekörper im Bereich der Vorderseite und einer Rückseite jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zellentaschen eine vorzugsweise durchgehende Längsnut auf. Infolgedessen ist eine Aneinanderreihung einer beliebigen Zahl von Aufnahmekörpern mit Hilfe der Abdeckplatten möglich, wobei jeweils die Rückseiten von zwei Aufnahmekörpern einander zugerichtet sind.Each receiving body preferably has a preferably continuous longitudinal groove in the area of the front side and a rear side between two immediately adjacent cell pockets. As a result, any number of receiving bodies can be lined up with the aid of the cover plates, with the rear sides of two receiving bodies facing each other.

Im Fall einer weiteren Ausgestaltung sind die mindestens zwei Aufnahmekörper mit einem metallischen und/oder mit einem nichtmetallischen Werkstoff, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Keramik, Kunststoff oder dergleichen, gebildet, wobei der Werkstoff eine hohe Wärmeleitfähigkeit von bevorzugt mehr als 1,0 W/K*m aufweist. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs der Aufnahmekörper, die in Regel mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit einhergeht, ist eine ausgezeichnete Ableitung der in einem etwaigen Fehlerfall einer Akkuzelle, wie zum Beispiel einem Zellschluss etc., explosionsartig freiwerdenden intensiven Hitze gewährleistet. Die massiven Aufnahmekörper können elektrisch leitend oder elektrisch isolierend ausgeführt sein.In the case of a further embodiment, the at least two receiving bodies are formed with a metallic and / or with a non-metallic material such as aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, ceramic, plastic or the like, the material having a high thermal conductivity of preferably more than 1.0 W / K * m. The high thermal conductivity of the material of the receptacle body, which is usually accompanied by good electrical conductivity, ensures excellent dissipation of the intense heat that is released in an explosive manner in the event of a fault in a battery cell, such as a cell short-circuit, etc. The massive receiving bodies can be designed to be electrically conductive or electrically insulating.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass Minuspole der in die Zelltaschen eines Aufnahmekörpers aufgenommenen Akkuzellen jeweils ungefähr bündig mit einer Unterseite und deren Pluspole jeweils ungefähr bündig mit einer Oberseite des diesen jeweils zugeordneten Aufnahmekörpers abschließen. Hierdurch ist ein besonders platzsparender Aufbau des modularen Akkublocks gegeben.In an advantageous further development, it is provided that the negative poles of the battery cells received in the cell pockets of a receptacle are each approximately flush with an underside and their positive poles each approximately flush with an upper side of the receptacle assigned to them. This results in a particularly space-saving construction of the modular battery block.

Bei einer technisch günstigen Weiterbildung ist der elektrische Verbinder im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet und weist eine viereckige Basisplatte auf, die im Wesentlichen deckungsgleich zu den Rückseiten der mindestens zwei Aufnahmekörper ausgeführt ist, wobei an einer Unterkante der Basisplatte eine Vielzahl von Kontaktfahnen rechtwinklig ausgebildet ist und an einer Oberkante der Basisplatte eine gleiche Anzahl von Kontaktfahnen rechtwinklig ausgebildet ist, wobei die Kontaktfahnen an der Unterkante und die Kontaktfahnen an der Oberkante jeweils voneinander wegweisend orientiert sind und die Anzahl der Kontaktfahnen an der Unterkante und der Oberkante der Basisplatte jeweils der Zahl der Akkuzellen in den Aufnahmekörpern entspricht. Infolgedessen ist ein konstruktiv einfacher und leicht zu fertigender Verbinder gegeben, der zudem über eine hohe Stromtragfähigkeit verfügt. Die elektrischen Verbinder sind auf großserientaugliche Weise mittels industriell verfügbarer Standard-Umform- und Trennverfahren, wie Schneiden, Stanzen, Biegen etc., besonders kostengünstig und maßhaltig herstellbar.In a technically advantageous further development, the electrical connector is essentially Z-shaped and has a square base plate which is essentially congruent with the rear sides of the at least two receiving bodies, a plurality of contact lugs being formed at right angles on a lower edge of the base plate and An equal number of contact lugs are formed at right angles on an upper edge of the base plate, the contact lugs on the lower edge and the contact lugs on the upper edge each pointing away from one another and the number of contact lugs on the lower edge and the upper edge of the base plate in each case the number of battery cells in corresponds to the receiving bodies. As a result, a structurally simple and easy to manufacture connector is given, which also has a high current-carrying capacity. The electrical connectors can be produced in a way that is suitable for mass production by means of industrially available standard forming and separating processes, such as cutting, punching, bending, etc., in a particularly cost-effective and dimensionally stable manner.

Vorzugsweise ist der elektrische Verbinder mit einem elektrisch gut leitfähigen Werkstoff, wie einem Metall, einer Metalllegierung, einem Leitkunststoff oder dergleichen, gebildet, der zudem eine möglichst geringe Wärmekapazität aufweist. Hierdurch ist eine verlustarme und robuste, insbesondere vibrationsfeste, elektrische Reihen- und Parallelverschaltung der Akkuzellen innerhalb der Zellenreihen und der Zellenreihen untereinander sichergestellt. Aufgrund des geringen Wärmerückhaltevermögens des elektrischen Verbinders wird zudem die Wärmeableitung aus einer etwaig defekten Akkuzelle kaum beeinträchtigt. Als Material für die elektrischen Verbinder kommen Metalle wie Aluminium, Kupfer, Silber, Blei, Zinn, Nickel, Eisen, Zink und deren Legierungen zum Einsatz. Als Legierungszuschläge oder in reiner Form können erforderlichenfalls auch Gold, Chrom und Platin vorgesehen sein.The electrical connector is preferably formed from a material with good electrical conductivity, such as a metal, a metal alloy, a conductive plastic or the like, which also has the lowest possible heat capacity. This ensures a low-loss and robust, in particular vibration-proof, electrical series and parallel connection of the battery cells within the cell rows and the cell rows with one another. Due to the low heat retention capacity of the electrical connector, the heat dissipation from a possibly defective battery cell is hardly impaired. Metals such as aluminum, copper, silver, lead, tin, nickel, iron, zinc and their alloys are used as the material for the electrical connectors. As alloy surcharges or in pure form Gold, chrome and platinum can also be provided if necessary.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Abdeckplatte L-förmig ausgebildet ist und eine im Wesentlichen mit der Basisplatte der elektrischen Verbinder deckungsgleiche viereckige Grundplatte aufweist, wobei an der Grundplatte ein kurzer Schenkel rechtwinklig ausgebildet ist, der eine Vielzahl von gleichmäßig zueinander beabstandeten Vertiefungen mit jeweils einem endseitigen Durchbruch aufweist, wobei eine Anzahl der Vertiefungen mit den Durchbrüchen einer Anzahl der Kontaktfahnen des mindestens einen elektrischen Verbinders im Bereich der Unterkante oder der Oberkante entspricht und in jeder Vertiefung jeweils eine Kontaktfahne der Oberkante des elektrischen Verbinders im Wesentlichen formschlüssig und bündig aufnehmbar ist. Hierdurch ist eine vollständige Abdeckung der Pluspole der Akkuzelle gegeben, ohne im Fehlerfall einer Akkuzelle einen Gasdurchtritt zu behindern. Die Abdeckplatten ermöglichen zudem eine Gasführung in die äußere Umgebung des modularen Akkublocks. Aufgrund der wärmeisolierenden Eigenschaften der Abdeckplatte wird ein Wärmeübertrag von in einem Fehlerfall aus einer defekten Akkuzelle austretenden Gasen auf benachbarte Akkuzellen wirksam verringert, was für die thermische Stabilität der benachbarten Akkuzellen wesentlich ist. Zugleich sind die in Reihe geschalteten Zellenreihen mittels der Abdeckplatten gegeneinander isoliert. Daneben dienen die Abdeckplatten zur Führung und Lagesicherung der elektrischen Verbinder mit ihren Kontaktfahnen.In an advantageous development, it is provided that the at least one cover plate is L-shaped and has a rectangular base plate that is essentially congruent with the base plate of the electrical connector, a short leg being formed at right angles on the base plate, which is a plurality of evenly spaced apart Has depressions each with an opening at the end, a number of the depressions with the openings corresponding to a number of the contact lugs of the at least one electrical connector in the area of the lower edge or the upper edge and in each depression a contact lug of the upper edge of the electrical connector essentially form-fitting and flush is recordable. As a result, the positive poles of the battery cell are completely covered without hindering the passage of gas in the event of a fault in a battery cell. The cover plates also enable gas to be routed to the external environment of the modular battery block. Due to the heat-insulating properties of the cover plate, a heat transfer from gases escaping from a defective battery cell in the event of a fault to neighboring battery cells is effectively reduced, which is essential for the thermal stability of the neighboring battery cells. At the same time, the rows of cells connected in series are insulated from one another by means of the cover plates. In addition, the cover plates serve to guide and secure the position of the electrical connectors with their contact lugs.

Bevorzugt sind im Bereich einer Rückseite und/oder einer Vorderseite der Grundplatte der mindestens einen Abdeckplatte mindestens zwei Federn ausgebildet, die formschlüssig in jeweils eine Längsnut eines jeweils zugeordneten Aufnahmekörpers einbringbar sind. Hierdurch ist eine robuste mechanische Verbindung zwischen einer Abdeckplatte und des dieser jeweils vorhergehenden Aufnahmekörpers mittels Stecken realisierbar. Aufwändige und erforderlichenfalls thermisch instabile Klebeverbindungen sind nicht erforderlich.In the area of a rear side and / or a front side of the base plate of the at least one cover plate, at least two springs are preferably formed, which can be introduced in a form-fitting manner into a longitudinal groove of a respectively assigned receiving body. As a result, a robust mechanical connection between a cover plate and the respective preceding receiving body can be implemented by means of plugging. Complex and, if necessary, thermally unstable adhesive connections are not required.

Vorzugsweise weist ein freies Ende des kurzen Schenkels der mindestens einen Abdeckplatte zwischen jeweils zwei benachbarten Durchbrüchen eine Ausnehmung auf. Infolgedessen kann eine mechanische Verbindung zwischen einem Aufnahmekörper, einem zugehörigen elektrischen Verbinder und einer Abdeckplatte mit einer nachfolgenden, anzureihenden Abdeckplatte zur Schaffung eines größeren modularen Akkublocks geschaffen werden.A free end of the short leg of the at least one cover plate preferably has a recess between two adjacent openings. As a result, a mechanical connection can be created between a receiving body, an associated electrical connector and a cover plate with a subsequent cover plate to be lined up in order to create a larger modular battery block.

Bei einer weiteren, technisch günstigen Ausgestaltung ist die mindestens eine Abdeckplatte mit einem elektrisch gut isolierenden Werkstoff, wie einem Kunststoff, einer Keramik oder dergleichen, gebildet, wobei der Werkstoff zudem eine hohe Wärmekapazität von bevorzugt größer als 1,0 J/(g*K) und eine Wärmeleitfähigkeit kleiner als 1,0 W/(m*K) aufweist. Hierdurch wird ein Wärmeübergang zwischen unmittelbar benachbarten Zellenreihen zumindest stark verzögert.In a further, technically advantageous embodiment, the at least one cover plate is formed with a material that insulates well electrically, such as a plastic, a ceramic or the like, the material also having a high heat capacity of preferably greater than 1.0 J / (g * K ) and has a thermal conductivity of less than 1.0 W / (m * K). As a result, a heat transfer between directly adjacent rows of cells is at least greatly delayed.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Abdeckplatte mit einem Werkstoff gebildet, der in einem Temperaturbereich zwischen 50 °C und 200 °C einen möglichst stark endothermen Phasenwechsel vollzieht. Hierdurch kann die Wärmeableitung von einer defekten Akkuzelle weiter optimiert werden, da z.B. für einen Phasenwechsel von kristallin zu nichtkristallin bzw. amorph etc. in der Regel eine beträchtliche Energiemenge erforderlich ist, die somit von einer defekten Akkuzelle abgezogen werden kann. Die Werkstoffe bzw. Materialien der Aufnahmekörper, der elektrischen Verbinder sowie der Abdeckplatten sind darüber hinaus jeweils unbrennbar und flammhemmend ausgerüstet.The at least one cover plate is preferably formed with a material which performs an endothermic phase change as strongly as possible in a temperature range between 50 ° C. and 200 ° C. In this way, the heat dissipation from a defective battery cell can be further optimized, as e.g. a phase change from crystalline to non-crystalline or amorphous etc. usually requires a considerable amount of energy, which can thus be drawn from a defective battery cell. The materials or materials of the receiving body, the electrical connector and the cover plates are also each made non-flammable and flame-retardant.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Aufnahmekörpers für lediglich exemplarisch als Rundzellen ausgebildete Akkuzellen zur Schaffung einer Zellenreihe eines modularen Akkublocks,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbinders zur elektrischen Verschaltung von zwei Zellenreihen des modularen Akkublocks,
  • 3 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckplatte zur Isolation und mechanischen Verbindung von zwei Aufnahmekörpern sowie zur Lagesicherung eines elektrischen Verbinders,
  • 4 eine schematische perspektivische Ansicht des Aufnahmekörpers von 1 mit den darin aufgenommenen, exemplarisch als Rundzellen ausgebildeten Akkuzellen, mit dem elektrischen Verbinder von 2, der Abdeckplatte von 3 sowie einem dieser nachfolgenden, weiteren Aufnahmekörper, einer diesem nachfolgenden weiteren Abdeckplatte mit einem weiteren elektrischen Verbinder sowie einen weiteren Aufnahmekörper zur Schaffung eines modularen Akkublocks, und
  • 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils des mit den exemplarisch als Rundzellen ausgebildeten Akkuzellen bestückten modularen Akkublocks von 4.
In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to schematic figures. Show it
  • 1 a perspective view of a receiving body for battery cells designed only as an example as round cells to create a row of cells of a modular battery block,
  • 2 a perspective view of an electrical connector for the electrical connection of two rows of cells of the modular battery block,
  • 3 a perspective view of a cover plate for the insulation and mechanical connection of two receiving bodies and for securing the position of an electrical connector,
  • 4th a schematic perspective view of the receiving body of FIG 1 with the accumulator cells accommodated therein, exemplarily designed as round cells, with the electrical connector from 2 , the cover plate of 3 and one of these subsequent, further receiving bodies, one of these subsequent further cover plates with a further electrical connector and another receiving body for creating a modular battery block, and
  • 5 a perspective view of part of the modular battery block from FIG 4th .

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aufnahmekörpers für lediglich exemplarisch als Rundzellen ausgebildete Akkuzellen zur Schaffung einer Zellenreihe eines modularen Akkublocks. Ein erfindungsgemäßer, modularer Akkublock (vgl. 4, 5; Bezugsziffer 210) umfasst unter anderem bevorzugt mindestens zwei massive Aufnahmekörper, von denen in 1 lediglich ein Aufnahmekörper 10 (s.g. „Spacer“) dargestellt ist und zwei weitere, jeweils konstruktiv identische Aufnahmekörper 12, 14 in der 4 dargestellt sind. Ein rechtwinkliges Koordinatensystem 16 mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse veranschaulicht die Lage des Aufnahmekörpers 10 im Raum.The 1 shows a perspective view of a receiving body for battery cells designed as round cells only by way of example Creation of a row of cells of a modular battery block. A modular battery block according to the invention (cf. 4th , 5 ; Reference number 210 ) includes, among other things, preferably at least two massive receiving bodies, of which in 1 just a receiving body 10 (so-called “spacer”) is shown and two further, each structurally identical receiving body 12th , 14th in the 4th are shown. A right-angled coordinate system 16 with an x-axis, a y-axis and a z-axis illustrates the position of the receiving body 10 in the room.

Der massive Aufnahmekörper 10 verfügt über eine angenähert quaderförmige Geometrie mit einer Unterseite 20, einer Oberseite 22, einer Vorderseite 24, einer Rückseite 26, einer ersten und zweiten Stirnseite 28, 30. Weiterhin verfügt der Aufnahmekörper 10 über eine erste und eine zweite Schmalseite 32, 34. Der Aufnahmekörper 10 verfügt in der z-Richtung über eine Höhe H1 .The massive recording body 10 has an approximately cuboid geometry with an underside 20th , a top 22nd , a front 24 , a back 26th , a first and a second end face 28 , 30th . The receiving body also has 10 over a first and a second narrow side 32 , 34 . The receiving body 10 has a height in the z-direction H 1 .

Der kammartige Aufnahmekörper 10 weist hier fünf gleichartige Zellentaschen 36 auf, die parallel beabstandet zueinander in der z-Richtung des Koordinatensystems 16 verlaufen und die hier lediglich exemplarisch jeweils eine zylindrische Formgebung aufweisen. Die Zellentaschen 36 sind somit zur bereichsweise formschlüssigen Aufnahme jeweils einer, hier nicht dargestellten, aufladbaren und nur beispielhaft als eine zylindrische Rundzelle ausgebildeten Akkuzelle ausgebildet (vgl. 4, 5; Bezugsziffer 176). Abweichend von der Darstellung des Aufnahmekörpers 10 von 1 können die Zellentaschen 36 auch eine vieleckige Querschnittsgeometrie zur Aufnahme einer dann als prismatische Zelle ausgebildeten Akkuzelle aufweisen. In einer solchen Konstellation können die Zellentaschen 36 beispielsweise eine quaderförmige oder würfelförmige Form aufweisen, wobei eine prismatische Zelle von der jeweils zugeordneten Zellentasche 36 bevorzugt dreiseitig bzw. von drei Seiten eingefasst ist.The comb-like receiving body 10 shows five similar cell pockets here 36 on, which are spaced parallel to one another in the z-direction of the coordinate system 16 run and which here each have a cylindrical shape, merely by way of example. The cell bags 36 are therefore designed to receive one rechargeable battery cell (not shown here) and only exemplarily designed as a cylindrical round cell (cf. 4th , 5 ; Reference number 176 ). Deviating from the representation of the receiving body 10 of 1 can the cell bags 36 also have a polygonal cross-sectional geometry for receiving a battery cell then designed as a prismatic cell. In such a constellation, the cell pockets 36 for example have a cuboid or cube-shaped shape, with a prismatic cell from the respectively assigned cell pocket 36 is preferably bordered on three sides or from three sides.

Jede der Zellentaschen 36 weist jeweils eine durchgehende, im Wesentlichen rechteckige und die Vorderseite 26 des Aufnahmekörpers 10 durchbrechende Längsöffnung 38 auf, woraus eine Querschnittsgeometrie der Zellentaschen 36 resultiert, die jeweils der eines abgeplatteten Kreises entspricht. Die parallel beabstandet zueinander innerhalb des Aufnahmekörpers 10 ausgebildeten Zellentaschen 36 weisen eine Querschnittsgeometrie auf, die der Form des mehrfach aneinander gereihten griechischen Buchstabens Q entspricht. Die Längsöffnungen 38 weisen in Richtung der x-Achse des Koordinatensystems 16 eine derartige Breite B auf, dass die Akkuzellen in den Zellentaschen 36 jeweils um mindestens 270° bzw. im Fall von prismatischen Zellen bevorzugt dreiseitig umfasst sind. Die Zellentaschen 36 erstrecken sich vorzugsweise jeweils über die volle Höhe H1 des Aufnahmekörpers 10 hinweg. Im Bereich jeder zylindrischen Zellentasche 36 bleibt in der Rückseite 26 des massiven Aufnahmekörpers 10 jeweils ein leicht konkaver, durchgehender Materialsteg stehen, von denen lediglich ein Materialsteg 40 repräsentativ für alle übrigen bezeichnet ist. Die Materialstege befinden sich jeweils gegenüberliegend zu den Längsöffnungen 38 der Zellentaschen 36 des Aufnahmekörpers 10. Im Fall von zum Beispiel quaderförmigen oder würfelförmigen Zellentaschen für prismatische Zellen ergeben sich dann quaderförmige Materialstege.Each of the cell bags 36 each has a continuous, essentially rectangular and the front 26th of the receiving body 10 breakthrough longitudinal opening 38 on what a cross-sectional geometry of the cell pockets 36 which corresponds to that of an oblate circle. The parallel spaced apart from one another within the receiving body 10 trained cell pockets 36 have a cross-sectional geometry that corresponds to the shape of the Greek letter Q, which is lined up several times. The longitudinal openings 38 point in the direction of the x-axis of the coordinate system 16 such a width B. that the battery cells are in the cell pockets 36 are each encompassed by at least 270 ° or, in the case of prismatic cells, preferably on three sides. The cell bags 36 preferably each extend over the full height H 1 of the receiving body 10 away. In the area of every cylindrical cell pocket 36 stays in the back 26th of the massive receiving body 10 each have a slightly concave, continuous material web, of which only one material web 40 is designated as representative of all others. The material webs are each located opposite the longitudinal openings 38 the cell bags 36 of the receiving body 10 . In the case of, for example, cuboid or cube-shaped cell pockets for prismatic cells, cuboid material webs then result.

Im Bereich der Vorderseite 24 des Aufnahmekörpers 10 ist zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Zellentaschen 36 jeweils eine durchgehende, sich über die ganze Höhe H1 erstreckende sowie parallel zur z-Achse verlaufende, hinterschnittene Längsnut 50 ausgebildet. Jeweils gegenüberliegend zu den vier Längsnuten 50 sind im Bereich der Rückseite 26 des Aufnahmekörpers 10 ebenfalls vier Längsnuten 52 ausgebildet, die jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Zellentaschen 36 in den Aufnahmekörper 10 eingebracht sind.In the front area 24 of the receiving body 10 is between two immediately adjacent cell pockets 36 each one continuous, extending over the entire height H 1 Extending and undercut longitudinal groove running parallel to the z-axis 50 educated. Each opposite to the four longitudinal grooves 50 are in the rear area 26th of the receiving body 10 also four longitudinal grooves 52 formed, each between two directly adjacent cell pockets 36 in the receiving body 10 are introduced.

Hier nicht dargestellte Minuspole der in den Zellentaschen 36 aufgenommenen Akkuzellen schließen bevorzugt jeweils ungefähr bündig mit der Unterseite 20 des Aufnahmekörpers 10 ab. Entsprechend schließen hier ebenfalls nicht eingezeichnete Pluspole der in den Zellentaschen 36 aufgenommenen Akkuzellen gleichfalls in etwa bündig mit der Oberseite 22 des Aufnahmekörpers 10 ab (vgl. insb. 4, 5; Bezugsziffer 174, 176, P, M).Negative poles (not shown here) in the cell pockets 36 Accumulated battery cells preferably each close approximately flush with the underside 20th of the receiving body 10 from. Correspondingly, the positive poles, which are also not shown here, close those in the cell pockets 36 battery cells are also approximately flush with the top 22nd of the receiving body 10 from (see esp. 4th , 5 ; Reference number 174 , 176 , P , M. ).

Die Akkuzellen werden mittels des Aufnahmekörpers 10 mechanisch zu einer Zellenreihe zusammengefasst.The battery cells are by means of the receiving body 10 mechanically combined into a row of cells.

Der Aufnahmekörper 10 ist bevorzugt mit einem metallischen und/oder mit einem nicht metallischen Werkstoff, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Keramik, Kunststoff oder dergleichen gebildet. Der Werkstoff des Aufnahmekörpers 10 weist bevorzugt eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,0 W/(K*m) auf. Die Aufnahmekörper des modularen Akkublocks können elektrisch leitend oder nicht leitend ausgebildet sein.The receiving body 10 is preferably formed with a metallic and / or with a non-metallic material such as aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, ceramic, plastic or the like. The material of the receiving body 10 preferably has the highest possible thermal conductivity of more than 1.0 W / (K * m). The receiving bodies of the modular battery block can be designed to be electrically conductive or non-conductive.

Die 2 illustriert eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbinders zur elektrischen Verschaltung von zwei Zellenreihen des modularen Akkublocks.The 2 illustrates a perspective view of an electrical connector for electrically interconnecting two rows of cells of the modular battery block.

Ein elektrischer Verbinder 70 verfügt über eine im Wesentlichen Z-förmige Grundform. Eine viereckige Basisplatte 72 des elektrischen Verbinders 70 ist im Wesentlichen deckungsgleich zu den Rückseiten der mindestens zwei Aufnahmekörper ausgebildet. Die Basisplatte 72 weist eine Höhe H2 auf, die in etwa mit der Höhe H1 der Aufnahmekörper übereinstimmt. An einer Unterkante 74 des elektrischen Verbinders 70 sind hier lediglich exemplarisch fünf konstruktiv identische, fingerartige untere Kontaktfahnen 76 gleichmäßig beabstandet zueinander ausgebildet. Entsprechend sind an einer Oberkante 78 des elektrischen Verbinders 70 hier beispielhaft gleichfalls fünf konstruktiv jeweils identische, fingerartige obere Kontaktfahnen 80 gleichmäßig zueinander beabstandet ausgebildet. Die Anzahl der Kontaktfahnen 76 an der Unterkante 74 und die Anzahl der Kontaktfahnen 80 an der Oberkante 78 ist gleich und korrespondiert mit der Anzahl der jeweils in den mindestens zwei Aufnahmekörpern und allen weiteren Aufnahmekörpern aufgenommenen wieder aufladbaren Akkuzellen.An electrical connector 70 has an essentially Z-shaped basic shape. A square base plate 72 of the electrical connector 70 is formed essentially congruent with the rear sides of the at least two receiving bodies. The base plate 72 has a height H 2 on that in roughly with the height H 1 the receiving body matches. On a lower edge 74 of the electrical connector 70 are only exemplary five structurally identical, finger-like lower contact lugs 76 formed equally spaced from one another. Correspondingly are on an upper edge 78 of the electrical connector 70 Here, for example, five structurally identical, finger-like upper contact lugs 80 formed equally spaced from one another. The number of tabs 76 at the lower edge 74 and the number of contact lugs 80 at the top 78 is the same and corresponds to the number of rechargeable battery cells received in each of the at least two receiving bodies and all other receiving bodies.

Die Kontaktfahnen 76 an der Unterkante 74 der Basisplatte 72 und die Kontaktfahnen 80 an der Oberkante 78 der Basisplatte 72 sind jeweils rechtwinklig zu dieser ausgebildet, wobei die Kontaktfahnen 76 an der Unterkante 74 und die Kontaktfahnen 80 an der Oberkante 78 voneinander wegweisend angeordnet sind. Hierbei weisen die Kontaktfahnen 76 von einer Vorderseite 82 der Basisplatte 72 senkrecht weg und die Kontaktfahnen 80 sind von einer Rückseite 84 der Basisplatte 72 orthogonal weggerichtet ausgeformt, was herstellungstechnisch beispielsweise durch Abkanten bzw. Biegen erfolgen kann. Die Kontaktfahnen 76, 80 des elektrischen Verbinders 70 weisen hierbei jeweils eine näherungsweise halbovale Formgebung auf. Für den Fall, dass anstelle von Rundzellen prismatische Zellen zum Einsatz kommen, können die Kontaktfahnen 76, 80 abweichend von der Darstellung in 3 zum Beispiel eine mit der Querschnittsgeometrie der prismatischen Zellen im Wesentlichen korrespondierende, beispielsweise quadratische oder rechteckige Form aufweisen.The contact flags 76 at the lower edge 74 the base plate 72 and the contact flags 80 at the top 78 the base plate 72 are each formed at right angles to this, with the contact lugs 76 at the lower edge 74 and the contact flags 80 at the top 78 are arranged facing away from each other. The contact lugs point here 76 from a front 82 the base plate 72 vertically away and the contact lugs 80 are from a back 84 the base plate 72 Shaped orthogonally directed away, which can be done from a manufacturing point of view, for example, by folding or bending. The contact flags 76 , 80 of the electrical connector 70 each have an approximately semi-oval shape. In the event that prismatic cells are used instead of round cells, the contact lugs 76 , 80 different from the representation in 3 for example have a shape that essentially corresponds to the cross-sectional geometry of the prismatic cells, for example a square or rectangular shape.

Zwischen jeweils zwei direkt benachbarten Kontaktfahnen 76 der Unterkante 74 erstreckt sich jeweils ein näherungsweise rechteckförmiger Schlitz, von denen der besseren Übersicht halber lediglich zwei Schlitze 86 repräsentativ für alle übrigen bezeichnet sind. Zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Kontaktfahnen 80 an der Oberkante 78 ist gleichfalls jeweils ein Schlitz 88 vorgesehen. Die Schlitze 88 weisen im Vergleich zu den Schlitzen 86 eine größere Länge auf. Jeder der Schlitze 88 im Bereich der Oberkante 78 verfügt wiederum über eine angenähert halbovale Formgebung, deren der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten rechteckförmigen Abschnitte in einer Ebene mit den Kontaktfahnen 80 liegen und deren nicht bezeichnete halbovale Abschnitte sich ausgehend von der Oberkante 78 rechtwinklig zu den rechteckförmigen Abschnitten bis in die Basisplatte 72 hinein erstrecken. Die Schlitze 88 zwischen den oberen Kontaktfahnen 80 des elektrischen Verbinders 70 dienen zur Aufnahme von Federn einer dem elektrischen Verbinder jeweils zugeordneten, nachfolgenden Abdeckplatte (vgl. 3, 4; Bezugsziffern 122, 124, 128, 130).Between two directly adjacent contact lugs 76 the lower edge 74 An approximately rectangular slot extends in each case, of which only two slots for the sake of clarity 86 are representative of all others. Between two immediately adjacent contact lugs 80 at the top 78 is also a slot in each case 88 intended. The slots 88 point compared to the slots 86 a greater length. Each of the slots 88 in the area of the upper edge 78 in turn has an approximately semi-oval shape, the rectangular sections of which, for the sake of a better graphical overview, are not designated in a plane with the contact lugs 80 lie and their non-designated semi-oval sections starting from the upper edge 78 at right angles to the rectangular sections up to the base plate 72 extend into it. The slots 88 between the upper contact lugs 80 of the electrical connector 70 serve to accommodate springs of a subsequent cover plate assigned to the electrical connector (cf. 3 , 4th ; Reference numerals 122 , 124 , 128 , 130 ).

Der elektrische Verbinder 70 ist mit einem bevorzugt elektrisch möglichst gut leitfähigen Werkstoff, wie einem Metall, einer Metalllegierung, einem Leitkunststoff oder dergleichen gebildet, wobei der elektrisch leitfähige Werkstoff zugleich über eine möglichst geringe Wärmekapazität verfügt.The electrical connector 70 is formed with a preferably electrically conductive material as good as possible, such as a metal, a metal alloy, a conductive plastic or the like, the electrically conductive material at the same time having the lowest possible heat capacity.

Der elektrische Verbinder 70 kann beispielsweise mit Aluminium gebildet sein, welches eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 37,7*10^6 A/(V*m), eine Wärmeleitfähigkeit von 235 W/(m*K) und eine spezifische Wärmekapazität von 897 kJ/(kg*K) aufweist. Weiterhin kann auch Kupfer Verwendung finden, das über eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 58,1*10^6 A/(V*m), eine Wärmeleitfähigkeit von 400 W/(m*K) und eine spezifische Wärmekapazität von 385 J/(kg*K) verfügt. Darüber hinaus ist grundsätzlich zumindest auch ein Legierungszusatz von Silber, Gold und/oder Platin zu dem Werkstoff des elektrischen Verbinders 70 oder deren reine Verwendung möglich.The electrical connector 70 can for example be formed with aluminum, which has a specific electrical conductivity of 37.7 * 10 ^ 6 A / (V * m), a thermal conductivity of 235 W / (m * K) and a specific heat capacity of 897 kJ / (kg * K). Furthermore, copper can also be used, which has a specific electrical conductivity of 58.1 * 10 ^ 6 A / (V * m), a thermal conductivity of 400 W / (m * K) and a specific heat capacity of 385 J / (kg * K). In addition, there is in principle at least an alloy addition of silver, gold and / or platinum to the material of the electrical connector 70 or their pure use is possible.

Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abdeckplatte zur Isolation und mechanischen Verbindung von zwei Aufnahmekörpern sowie zur Lagesicherung eines elektrischen Verbinders.The 3 shows a perspective view of a cover plate for the insulation and mechanical connection of two receiving bodies and for securing the position of an electrical connector.

Eine Abdeckplatte 100 bzw. eine Isolier- oder Trennplatte zur Vervollständigung des Aufbaus des modularen Akkublocks ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Mittels des Koordinatensystems 16 ist die Lage der Abdeckplatte 100 im Raum in Relation zu den weiteren modularen Komponenten des Akkublocks verdeutlicht. Die Abdeckplatte 100 verfügt über eine mit der Basisplatte 72 des elektrischen Verbinders im Wesentlichen deckungsgleiche viereckige Grundplatte 102, die parallel zur xz-Ebene des Koordinatensystems 16 verläuft. Die Grundplatte 102 verfügt über eine Höhe H3 , die etwa der Höhe der H1 der Aufnahmekörper bzw. der Höhe H2 der elektrischen Verbinder entspricht. An der Grundplatte 102 ist ein kurzer, rechteckförmiger Schenkel 104 ausgebildet. Dieser rechtwinklig an der Grundplatte 102 ausgeformte bzw. parallel zur xy-Ebene des Koordinatensystems 16 verlaufende Schenkel 104 weist hier nur beispielhaft eine Anzahl von fünf gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Vertiefungen 110 auf. Die hier halbovalen Vertiefungen 110 gehen im Bereich eines freien Endes 112 des kurzen Schenkels 104 jeweils in einen hier lediglich exemplarisch im Wesentlichen kreisförmigen Durchbruch 114 über. Die Vertiefungen 110 mit ihren endseitigen Durchbrüchen 114 verlaufen gleichmäßig zueinander beabstandet entlang der Richtung der x-Achse des Koordinatensystems 16 innerhalb des kurzen Schenkels 104 der Basisplatte 102 der Grundplatte 102.A cover plate 100 or an insulating or separating plate to complete the structure of the modular battery block is essentially L-shaped. Using the coordinate system 16 is the position of the cover plate 100 illustrated in the room in relation to the other modular components of the battery block. The cover plate 100 has one with the base plate 72 of the electrical connector is essentially congruent square base plate 102 that are parallel to the xz plane of the coordinate system 16 runs. The base plate 102 has a height H 3 that is roughly the amount of H 1 the receiving body or the height H 2 corresponds to the electrical connector. At the base plate 102 is a short, rectangular leg 104 educated. This at right angles to the base plate 102 shaped or parallel to the xy plane of the coordinate system 16 running legs 104 has here, only by way of example, a number of five recesses that are evenly spaced apart from one another 110 on. The semi-oval depressions here 110 go in the area of a free end 112 of the short leg 104 in each case in an opening that is essentially circular here, merely as an example 114 above. The depressions 110 with their end openings 114 run uniformly spaced from one another along the direction of the x-axis of the coordinate system 16 within the short leg 104 the base plate 102 the base plate 102 .

Die Anzahl der Vertiefungen 110 mit ihren Durchbrüchen 114 entspricht wiederum der Anzahl der Kontaktfahnen des mindestens einen elektrischen Verbinders von 2 bzw. der Anzahl der Zellentaschen des jeweils zugeordneten Aufnahmekörpers von 1. In jeder Vertiefung 110 ist jeweils eine Kontaktfahne der Oberkante des elektrischen Verbinders im Wesentlichen formschlüssig und bündig aufnehmbar. Im Fall von prismatischen Zellen weisen die Kontaktfahnen des elektrischen Verbinders bevorzugt jeweils eine vieleckige Form auf (vgl. Beschreibung 2), so dass die Vertiefungen 110 und Durchbrüche 114 abweichend von der in 3 illustrierten Form zur Gewährleistung der formschlüssigen Aufnehmbarkeit der Kontaktfahnen des elektrischen Verbinders jeweils eine zu den Kontaktfahnen komplementäre vieleckige Formgebung aufweisen.The number of wells 110 with their breakthroughs 114 corresponds in turn to the number of contact lugs of the at least one electrical connector from 2 or the number of cell pockets of the respectively assigned receiving body of 1 . In every recess 110 a contact tab of the upper edge of the electrical connector can be received in a substantially form-fitting and flush manner. In the case of prismatic cells, the contact lugs of the electrical connector preferably each have a polygonal shape (see description 2 ) so that the indentations 110 and breakthroughs 114 different from the in 3 illustrated shape to ensure the form-fitting acceptability of the contact lugs of the electrical connector each have a complementary polygonal shape to the contact lugs.

Im Bereich einer Rückseite 120 der Grundplatte 102 der Abdeckplatte 100 sind mindestens eine erste und eine zweite außenliegende Feder 122, 124 ausgebildet, die jeweils in eine komplementär ausgebildete, hinterschnittene Längsnut eines vorhergehenden, massiven Aufnahmekörpers einbringbar sind. Entsprechend sind im Bereich einer Vorderseite 126 der Grundplatte 102 eine erste und eine zweite innenliegende Feder 128, 130 bevorzugt jeweils gegenüberliegend zu den Federn 122, 124 ausgeformt. Die zylindrischen Federn 122, 124 sowie 128, 130 erstrecken sich nicht über die volle Rückseite 120 bzw. die Vorderseite 126 der Grundplatte 102. Die Federn 122, 124, 128, 130, verlaufen jeweils parallel zu der z-Achse des Koordinatensystems 16 bzw. jeweils parallel zu einer ersten und zweiten Außenkante 140, 142 der Grundplatte 102 der Abdeckplatte 100. Die Grundplatte 102 weist zwei parallele Außenkanten 140, 142, eine Unterkante 144 sowie einen Winkelabschnitt 146 zwischen der Grundplatte 102 und dem kurzen Schenkel 104 auf.In the area of a back 120 the base plate 102 the cover plate 100 are at least a first and a second external spring 122 , 124 formed, each of which can be introduced into a complementarily formed, undercut longitudinal groove of a preceding, solid receiving body. Correspondingly are in the area of a front 126 the base plate 102 a first and a second internal spring 128 , 130 preferably opposite to the springs 122 , 124 shaped. The cylindrical springs 122 , 124 as 128 , 130 do not extend over the full back 120 or the front 126 the base plate 102 . The feathers 122 , 124 , 128 , 130 , each run parallel to the z-axis of the coordinate system 16 or in each case parallel to a first and second outer edge 140 , 142 the base plate 102 the cover plate 100 . The base plate 102 has two parallel outer edges 140 , 142 , a bottom edge 144 as well as an angle section 146 between the base plate 102 and the short leg 104 on.

Zwischen jeweils unmittelbar benachbarten Durchbrüchen 114 weist das freie Ende 112 des kurzen Schenkels 104 der Grundplatte 102 endseitig jeweils eine kleine Ausnehmung zur Durchführung jeweils einer Feder einer nachfolgenden (hier nicht dargestellten) weiteren Abdeckplatte auf. Von den hier exemplarisch vier Ausnehmungen ist - der besseren zeichnerischen Übersicht halber - nur eine hinterschnittene Ausnehmung 136 bezeichnet.Between immediately adjacent breakthroughs 114 shows the free end 112 of the short leg 104 the base plate 102 each end has a small recess for the implementation of a respective spring of a subsequent (not shown here) further cover plate. Of the four recesses here as an example, there is only one undercut recess - for the sake of a better graphic overview 136 designated.

Die Ausnehmungen 136 innerhalb des kurzen Schenkels 104 der Abdeckplatte 100 und der aller weiteren Abdeckplatten dienen zur Durchführung der rückseitigen zylindrischen Federn einer weiteren, entgegen der Richtung der y-Achse des Koordinatensystems 16 nachfolgenden Abdeckplatte. Die Ausnehmungen 136 sind komplementär und zumindest bereichsweise formschlüssig zu den Federn 122, 124, 128, 130 einer etwaig nachfolgenden Abdeckplatte ausgeführt, um zusätzlich eine Formschlussverbindung zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Abdeckplatten zu schaffen. Die Abdeckplatten 100 dienen zur elektrischen Isolierung unterschiedlicher elektrischer Potenziale innerhalb des modularen Akkublocks und darüber hinaus auch der Führung und der Lagesicherung der Kontaktfahnen der elektrischen Verbinder. Die Abdeckplatte 100 und alle weiteren hier nicht dargestellten Abdeckplatten sind mit einem elektrisch hoch isolierenden Werkstoff, wie einem Kunststoff, einer Keramik oder dergleichen gebildet, wobei der Werkstoff zudem eine möglichst hohe Wärmekapazität von bevorzugt größer als 1,0 J/(kg*K) aufweist. Die Abdeckplatte 100 kann darüber hinaus mit einem Werkstoff gebildet sein, der in einem Temperaturbereich zwischen 50 °C und 200 °C einen möglichst stark endothermen Phasenwechsel vollzieht. Hierdurch wird die Wärmeausbreitung, die von einer etwaig defekten Akkuzelle innerhalb einer Zellenreihe ausgeht, auf eine unmittelbar benachbarte Zellenreihe zumindest erheblich verzögert.The recesses 136 within the short leg 104 the cover plate 100 and that of all other cover plates are used to lead through the rear cylindrical springs of a further, opposite to the direction of the y-axis of the coordinate system 16 subsequent cover plate. The recesses 136 are complementary and at least partially form-fitting to the springs 122 , 124 , 128 , 130 Any subsequent cover plate executed in order to additionally create a form-fit connection between two cover plates immediately following one another. The cover plates 100 serve to electrically isolate different electrical potentials within the modular battery block and also to guide and secure the position of the contact lugs of the electrical connectors. The cover plate 100 and all other cover plates, not shown here, are made of an electrically highly insulating material such as plastic, ceramic or the like, the material also having the highest possible heat capacity of preferably greater than 1.0 J / (kg * K). The cover plate 100 can also be formed with a material that performs an endothermic phase change as strongly as possible in a temperature range between 50 ° C and 200 ° C. As a result, the heat propagation that emanates from a possibly defective rechargeable battery cell within a row of cells is at least considerably delayed to an immediately adjacent row of cells.

Die 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Aufnahmekörpers von 1 mit den darin aufgenommenen, exemplarisch als Rundzellen ausgebildeten Akkuzellen, mit dem elektrischen Verbinder von 2, der Abdeckplatte von 3 sowie einem dieser nachfolgenden, weiteren Aufnahmekörper, einer diesem nachfolgenden weiteren Abdeckplatte mit einem weiteren elektrischen Verbinder sowie einen weiteren Aufnahmekörper zur Schaffung eines modularen Akkublocks.The 4th FIG. 13 shows a schematic perspective view of the receiving body from FIG 1 with the accumulator cells accommodated therein, exemplarily designed as round cells, with the electrical connector from 2 , the cover plate of 3 and one of these subsequent, further receiving bodies, one of these subsequent further cover plates with a further electrical connector and another receiving body for creating a modular battery block.

Ein modularer Akkublock 210 ist mit dem ersten Aufnahmekörper 10 und den nachfolgenden, Aufnahmekörpern 12, 14, dem elektrischen Verbinder 70, einem weiteren, zweiten elektrischen Verbinder 160, der Abdeckplatte 100 von 3 sowie einer weiteren, zweiten Abdeckplatte 170 in einer bevorzugten Anreihrichtung 172 aufgebaut. Die Aufnahmekörper 10, 12 sowie 14 schließen hierbei deckungsgleich aneinander an. Die Anreihrichtung 172 ist entgegengesetzt gerichtet zur y-Achse des Koordinatensystems 16 bzw. senkrecht zur Rückseite 26 des ersten Aufnahmekörpers 10 und senkrecht zu den nicht bezeichneten Rückseiten aller weiteren angereihten Aufnahmekörper 12, 14 orientiert. Somit ist die Vorderseite 24 des ersten Aufnahmekörpers 10 mit den jeweiligen nicht bezeichneten rechteckigen Längsöffnungen der Zellentaschen entgegengesetzt zur Anreihrichtung 172 orientiert. Dasselbe gilt für alle weiteren nicht bezeichneten Vorderseiten der Aufnahmekörper 12, 14 sowie aller weiteren noch anzureihenden Aufnahmekörper.A modular battery pack 210 is with the first receiving body 10 and the following, receiving bodies 12th , 14th , the electrical connector 70 , another, second electrical connector 160 , the cover plate 100 of 3 as well as a further, second cover plate 170 in a preferred direction of arrangement 172 built up. The receiving body 10 , 12th as 14th connect congruently to each other. The direction of arrangement 172 is directed opposite to the y-axis of the coordinate system 16 or perpendicular to the back 26th of the first receiving body 10 and perpendicular to the undesignated rear sides of all other lined-up receiving bodies 12th , 14th oriented. Thus is the front 24 of the first receiving body 10 with the respective unmarked rectangular longitudinal openings of the cell pockets opposite to the direction of arrangement 172 oriented. The same applies to all other front sides of the receiving body, which are not designated 12th , 14th as well as all other receiving bodies still to be added.

In den nicht bezeichneten Zellentaschen des Aufnahmekörpers 10 ist jeweils eine wiederaufladbare Akkuzelle 174, die hier lediglich exemplarisch als eine Rundzelle 176 ausgeführt und zeichnerisch punktiert angedeutet ist, zumindest bereichsweise formschlüssig unter Schaffung eines bevorzugt leichten Pressschlusses aufgenommen. Entsprechend sind in den Aufnahmekörpern 12, 14 jeweils fünf weitere, hier verdeckte identische Akkuzellen bzw. Rundzellen aufgenommen.In the unmarked cell pockets of the receiving body 10 each is a rechargeable battery cell 174 , which are shown here only as an example as a round cell 176 executed and indicated by dotted lines, at least In some areas positively added to create a preferably light press fit. Correspondingly are in the receiving bodies 12th , 14th five additional identical battery cells or round cells, which are concealed here, are included.

Zwischen dem ersten und zweiten Aufnahmekörper 10, 12 sind die erste Abdeckplatte 100 mit dem ersten Verbinder 70 positioniert. Der elektrische Verbinder 70 liegt im Wesentlichen vollflächig an der Rückseite 26 des diesem vorhergehenden ersten Aufnahmekörpers 10 an. An die erste Abdeckplatte 100 schließt sich der zweite Aufnahmekörper 12 in der Anreihrichtung 172 an. An dem zweiten Aufnahmekörper 12 liegt die nachfolgende zweite Abdeckplatte 170 mit dem in dieser wiederum aufgenommenen und lagefixierten zweiten elektrischen Verbinder 160 an. An die Abdeckplatte 170 schließt sich rückseitig wiederum der in der Anreihrichtung 172 nachfolgende dritte Aufnahmekörper 14 an.Between the first and second receiving body 10 , 12th are the first cover plate 100 with the first connector 70 positioned. The electrical connector 70 is essentially all over the back 26th of this preceding first receiving body 10 on. On the first cover plate 100 the second receiving body closes 12th in the direction of arrangement 172 on. On the second receiving body 12th is the following second cover plate 170 with the second electrical connector, which is in turn received and fixed in position 160 on. To the cover plate 170 The one in the direction of attachment closes on the back 172 subsequent third receiving body 14th on.

Auf diese Art und Weise lässt sich der modulare Akkublock 210 durch das Anreihen weiterer Abdeckplatten mit darin jeweils aufgenommenen und lagegesicherten elektrischen Verbindern und das Anfügen weiterer Aufnahmekörper in der Anreihrichtung 172 nach Belieben erweitern. Zwischen dem ersten und zweiten Aufnahmekörper 10, 12 besteht mittels der Federn 124, 130 sowie den Federn 122, 128 der ersten Abdeckplatte 100 und den Längsnuten im Bereich der Rückseite 26 des ersten Aufnahmekörpers 10 - von denen lediglich eine Längsnut 52 repräsentativ für alle übrigen bezeichnet ist - und den entsprechenden Längsnuten im Bereich einer Vorderseite 180 des zweiten Aufnahmekörpers 12 eine mechanisch stabile, steckbare Formschlussverbindung.In this way, the modular battery block 210 by lining up further cover plates with electrical connectors held therein and secured in position and adding further receiving bodies in the direction of assembly 172 expand at will. Between the first and second receiving body 10 , 12th consists by means of the springs 124 , 130 as well as the feathers 122 , 128 the first cover plate 100 and the longitudinal grooves in the area of the rear 26th of the first receiving body 10 - of which only a longitudinal groove 52 is designated representative of all the rest - and the corresponding longitudinal grooves in the area of a front side 180 of the second receiving body 12th a mechanically stable, pluggable form-fit connection.

Im Ergebnis schließt ausgehend von der Rückseite 26 des exemplarisch ersten Aufnahmekörpers 10 in der bevorzugten Anreihrichtung 172 jeweils die Vorderseite des unmittelbar nachfolgenden Aufnahmekörpers - hier der Aufnahmekörper 12 - unter jeweiliger Zwischenschaltung einer Abdeckplatte mit einem darin aufgenommenen und lagegesicherten elektrischen Verbinder an. Dasselbe gilt für den zweiten und dritten Aufnahmekörper sowie die etwaig daran nachfolgend in der Anreihrichtung 172 angereihten Aufnahmekörper.As a result, it closes starting from the rear 26th of the exemplary first receiving body 10 in the preferred direction of arrangement 172 in each case the front side of the immediately following receiving body - here the receiving body 12th - with the respective interposition of a cover plate with an electrical connector received therein and secured in position. The same applies to the second and third receiving bodies as well as any subsequent to them in the direction of arrangement 172 lined up receiving body.

Die nur einmal bezeichneten Ausnehmungen 136 in den kurzen Schenkeln 104 der konstruktiv identischen Abdeckplatten 100, 170 dienen zur Durchführung der Federn beim Anstecken der jeweils nachfolgenden Abdeckplatte und/oder erforderlichenfalls zu deren form- und leicht pressschlüssigen Aufnahme und damit einer zusätzlichen Formschlussverbindung zwischen Abdeckplatten 100, 170.The recesses that are only designated once 136 in the short thighs 104 the structurally identical cover plates 100 , 170 serve to lead through the springs when the respective subsequent cover plate is plugged in and / or, if necessary, for their form-fitting and slightly press-fit reception and thus an additional form-fit connection between cover plates 100 , 170 .

Somit bestehen zwischen den jeweils zwei unmittelbar benachbarten Aufnahmekörpern 10, 12 des modularen Akkublocks 210 jeweils zwei mit Hilfe der Abdeckplatten 100, 170 leicht herstellbare und mechanisch robuste Formschlussverbindungen 194, 196, 198, 200.There are thus between the two directly adjacent receiving bodies 10 , 12th of the modular battery pack 210 two at a time using the cover plates 100 , 170 easy-to-manufacture and mechanically robust form-fit connections 194 , 196 , 198 , 200 .

Durch den elektrischen Verbinder 70 und einen weiteren, diesem in Richtung der y-Achse des Koordinatensystems 16 vorangehenden elektrischen Verbinder (nicht dargestellt), werden die Rundzellen 176 innerhalb des ersten Aufnahmekörpers 10 zu einer ersten Reihe elektrisch parallel verschaltet. Dasselbe gilt für die Rundzellen in den nachfolgenden Aufnahmekörpern 12 und 14, die eine zweite und dritte, in sich parallel geschaltete Zellenreihe 190, 192 von Akkuzellen bzw. Rundzellen ausbildet. Durch den elektrischen Verbinder 70 ist zugleich die elektrische Reihenschaltung von der ersten Zellenreihe 62 und der zweiten Zellenreihe 190 verwirklicht, während durch den zweiten elektrischen Verbinder 160 die zweite und dritte Zellenreihe 192 parallel geschaltet sind.Through the electrical connector 70 and another, this one in the direction of the y-axis of the coordinate system 16 preceding electrical connector (not shown), the round cells 176 within the first receiving body 10 electrically connected in parallel to form a first row. The same applies to the round cells in the subsequent receiving bodies 12th and 14th , the second and third rows of cells connected in parallel 190 , 192 of accumulator cells or round cells. Through the electrical connector 70 is also the electrical series connection of the first row of cells 62 and the second row of cells 190 realized while through the second electrical connector 160 the second and third row of cells 192 are connected in parallel.

Die Reihenschaltung von erster und zweiter Zellenreihe 62, 190 des modularen Akkublocks 210 erfolgt mittels der nur teilweise bezeichneten, unteren Kontaktfahnen 76 des ersten elektrischen Verbinders 70, die hier jeweils an Minuspolen M der Akkuzellen der ersten Zellenreihe 62 anliegen und den oberen, ebenfalls nur teilweise bezeichneten Kontaktfahnen 80 des ersten elektrischen Verbinders 70, die jeweils mit den verdeckten Pluspolen P einer Akkuzelle bzw. Rundzelle innerhalb der nachfolgenden zweiten Zellenreihe 190 des modularen Akkublocks 210 elektrisch kontaktiert sind. Dasselbe gilt für den zweiten elektrischen Verbinder 160 zwischen der zweiten und dritten Zellenreihe 190, 192.The series connection of the first and second row of cells 62 , 190 of the modular battery pack 210 takes place by means of the lower contact lugs, which are only partially designated 76 of the first electrical connector 70 that are connected to negative poles here M. of the battery cells in the first row of cells 62 and the upper, also only partially designated contact lugs 80 of the first electrical connector 70 , each with the concealed positive pole P a rechargeable battery cell or round cell within the following second row of cells 190 of the modular battery pack 210 are electrically contacted. The same is true for the second electrical connector 160 between the second and third row of cells 190 , 192 .

Durch das steckweise Aneinanderreihen einer Vielzahl von Aufnahmekörpern, elektrischen Verbindern und Abdeckplatten in Richtung der Anreihrichtung 172 mithilfe der Formschlussverbindungen lässt sich die elektrische Spannung des modularen Akkublocks 210 bzw. des modular anreihbaren Akkublocks einfach und flexibel in weiten Grenzen an eine jeweilige Zielanwendung anpassen. Eine Veränderung der resultierenden elektrischen (Gesamt-)Kapazität des modularen Akkublocks 210 ist durch eine Variation der Anzahl der jeweils in den Aufnahmekörpern aufgenommenen, aufladbaren und hier exemplarisch als Rundzellen ausgeführten Akkuzellen gegeben, wobei die in jedem Aufnahmekörper jeweils enthaltene Zahl von Rundzellen in mechanischer Hinsicht jeweils eine Zellenreihe definiert.By arranging a large number of receptacles, electrical connectors and cover plates in a row in the direction of the arrangement 172 With the help of the form-fit connections, the electrical voltage of the modular battery block 210 or the modular, stackable battery block can be easily and flexibly adapted to a particular target application within wide limits. A change in the resulting electrical (total) capacity of the modular battery block 210 is given by a variation of the number of rechargeable battery cells received in the receiving bodies and, here, exemplarily designed as round cells, the number of round cells contained in each receiving body defining a row of cells in mechanical terms.

Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils des mit den exemplarisch als Rundzellen ausgebildeten Akkuzellen bestückten modularen Akkublocks von 4.The 5 FIG. 14 shows a perspective view of part of the modular battery block from FIG 4th .

Der modulare Akkublock 210 umfasst die beiden Aufnahmekörper 10, 12, die in Richtung der Anreihrichtung 172 unter Zwischenschaltung des elektrischen Verbinders 70 und der Abdeckplatte 100 aneinander gereiht sind, wobei die Anreihrichtung 172 der y-Achse des Koordinatensystems 16 entgegen gerichtet ist. Der Aufnahmekörper 10 bildet die erste Zellenreihe 62 und der Aufnahmekörper 12 bildet die zweite Zellenreihe 190 aus. In den hier der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Zellentaschen des Aufnahmekörpers 10 ist jeweils eine aufladbare und nur beispielhaft als Rundzelle 176 ausgeführte Akkuzelle 174 aufgenommen. Dasselbe gilt für den zweiten Aufnahmekörper 12, bei dem allerdings nur eine Akkuzelle 174 bzw. eine Rundzelle 176 zeichnerisch angedeutet ist, und den hier nicht dargestellten dritten Aufnahmekörper. Die Pluspole P und die Minuspole M der jeweils in den reihenbildenden Aufnahmekörpern 10, 12 zusammengefassten Akkuzellen 174 bzw. Rundzellen 176 weisen jeweils in dieselbe Richtung. Die Pluspole P der Rundzellen 176 sind jeweils in Richtung der z-Achse und die Minuspole M sind in die entgegengesetzte Richtung der z-Achse des Koordinatensystems 16 gerichtet. Die Minuspole M der Rundzellen 176 in der ersten Zellenreihe 62 sind mittels des elektrischen Verbinders 70 jeweils mit einem Pluspol P einer zugeordneten Rundzelle 176 der nachfolgenden Zellenreihe 190 verbunden, derart, dass die Rundzellen 176 innerhalb der ersten Zellenreihe 62 elektrisch parallel geschaltet sind und die beiden Zellenreihen 62, 164 mittels des elektrischen Verbinders 70 somit elektrisch in Reihe liegen bzw. seriell verschaltet sind.The modular battery block 210 includes the two receiving bodies 10 , 12th in the direction of the arrangement 172 with the interposition of the electrical connector 70 and the cover plate 100 are strung together, the direction of alignment 172 the y-axis of the coordinate system 16 is directed in the opposite direction. The receiving body 10 forms the first row of cells 62 and the receiving body 12th forms the second row of cells 190 out. In the cell pockets of the receiving body, which are not designated here for the sake of a better graphic overview 10 is a chargeable and only exemplary round cell 176 running battery cell 174 recorded. The same applies to the second receiving body 12th , with only one battery cell 174 or a round cell 176 Is indicated in the drawing, and the third receiving body, not shown here. The positive poles P and the negative poles M. each in the row-forming receiving bodies 10 , 12th combined battery cells 174 or round cells 176 each point in the same direction. The positive poles P of the round cells 176 are respectively in the direction of the z-axis and the negative poles M. are in the opposite direction of the z-axis of the coordinate system 16 directed. The negative poles M. of the round cells 176 in the first row of cells 62 are by means of the electrical connector 70 each with a positive pole P an assigned round cell 176 the next row of cells 190 connected in such a way that the round cells 176 within the first row of cells 62 are electrically connected in parallel and the two rows of cells 62 , 164 by means of the electrical connector 70 thus are electrically connected in series or connected in series.

Zur Vervollständigung der elektrischen Verschaltung der Rundzellen 176 innerhalb des modularen Akkublocks 210 sind ein hier nicht dargestellter weiterer elektrischer Verbinder zur Parallelschaltung der Pluspole P der Rundzellen 176 der ersten Zellenreihe 62 sowie ein weiterer nicht dargestellter elektrischer Verbinder zur Parallelschaltung der Minuspole M der Rundzellen der zweiten Zellenreihe 190 vonnöten.To complete the electrical interconnection of the round cells 176 inside the modular battery block 210 are a further electrical connector, not shown here, for connecting the positive poles in parallel P of the round cells 176 the first row of cells 62 and another electrical connector, not shown, for connecting the negative poles in parallel M. of the round cells of the second row of cells 190 necessary.

Infolgedessen bleibt in einem etwaigen Fehlerfall in einer Akkuzelle 174 bzw. einer Rundzelle 176 der Fehler lokal auf die betroffene Akkuzelle 174 bzw. die Rundzelle 176 beschränkt. Durch die effektive Wärmeableitung und Wärmeverteilung mittels der massiven Aufnahmekörper 10, 12, 14 ist weiterhin ein sicherer Volllastbetrieb des modularen Akkublocks 210 auf Dauer möglich. Zudem lässt sich der modulare Akkublock 210 leicht und kostengünstig fertigen und in weiten Grenzen durch einfaches Anreihen beliebig skalieren und somit an unterschiedliche Anwendungen anpassen.As a result, it remains in a battery cell in the event of a fault 174 or a round cell 176 the error locally on the affected battery cell 174 or the round cell 176 limited. Due to the effective heat dissipation and distribution by means of the massive receptacle 10 , 12th , 14th is still a safe full load operation of the modular battery block 210 possible in the long term. In addition, the modular battery block 210 Easily and inexpensively manufactured and scalable within wide limits by simply adding in rows and thus adapting to different applications.

Die Erfindung betrifft einen modularen Akkublock (210) als ein elektrischer und mechanischer Zusammenschluss einer Vielzahl von einzelnen, aufladbaren Akkuzellen (174), wobei die Akkuzellen (174) in mindestens zwei massiven Aufnahmekörpern (10, 12, 14) zu jeweils einer Zellenreihe (62, 190, 192) mit einer jeweils gleichen Anzahl von Akkuzellen (174) mechanisch zusammengefasst sind, wobei die Akkuzellen (174) innerhalb der mindestens zwei Aufnahmekörper (10, 12, 14) zumindest bereichsweise formschlüssig aufgenommen sind und die Akkuzellen (174) jeder der mindestens zwei Zellenreihen (62, 190, 192) elektrisch parallel geschaltet sind und die mindestens zwei Zellenreihen (62, 190, 192) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen jeweils zwei in einer Anreihrichtung (172) unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern (10, 12, 14) jeweils eine, einen elektrischen Verbinder (70, 160) aufnehmende und lagesichernde Abdeckplatte (100, 170) angeordnet ist. Infolgedessen bleibt in einem etwaigen Fehlerfall in einer Akkuzelle (174) der Fehler lokal auf die betroffene Akkuzelle (174) beschränkt. Durch die effektive Wärmeableitung und Wärmeverteilung mittels der massiven Aufnahmekörper (10, 12, 14) ist weiterhin ein sicherer Volllastbetrieb des modularen Akkublocks (210) auf Dauer möglich. Zudem lässt sich der modulare Akkublock (210) leicht und kostengünstig fertigen und in weiten Grenzen durch einfaches Anreihen beliebig skalieren und somit an unterschiedliche Anwendungen anpassen.The invention relates to a modular battery block ( 210 ) as an electrical and mechanical combination of a large number of individual, rechargeable battery cells ( 174 ), the battery cells ( 174 ) in at least two massive receptacles ( 10 , 12th , 14th ) to each row of cells ( 62 , 190 , 192 ) with the same number of battery cells ( 174 ) are mechanically combined, whereby the battery cells ( 174 ) within the at least two receiving bodies ( 10 , 12th , 14th ) are at least partially positively received and the battery cells ( 174 ) each of the at least two rows of cells ( 62 , 190 , 192 ) are electrically connected in parallel and the at least two rows of cells ( 62 , 190 , 192 ) are electrically connected in series, with two in each direction between ( 172 ) directly successive receiving bodies ( 10 , 12th , 14th ) one each, one electrical connector ( 70 , 160 ) receiving and position-securing cover plate ( 100 , 170 ) is arranged. As a result, in the event of a fault in a battery cell ( 174 ) the error locally on the affected battery cell ( 174 ) limited. Due to the effective heat dissipation and heat distribution by means of the massive receiving body ( 10 , 12th , 14th ) is still a safe full load operation of the modular battery block ( 210 ) possible in the long term. In addition, the modular battery block ( 210 ) can be manufactured easily and inexpensively and can be scaled as required by simply adding them in a row and thus adapt to different applications.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
(erster) Aufnahmekörper(first) receiving body
1212th
(nachfolgender, zweiter) Aufnahmekörper(following, second) receiving body
1414th
(nachfolgender, dritter) Aufnahmekörper(subsequent, third) receiving body
1616
KoordinatensystemCoordinate system
2020th
Unterseitebottom
2222nd
OberseiteTop
2424
Vorderseitefront
2626th
Rückseiteback
2828
erste Stirnseitefirst face
3030th
zweite Stirnseitesecond face
3232
erste Schmalseitefirst narrow side
3434
zweite Schmalseitesecond narrow side
3636
ZellentascheCell bag
3838
LängsöffnungLongitudinal opening
4040
MaterialstegMaterial bar
5050
Längsnut (Vorderseite Aufnahmekörper)Longitudinal groove (front of mounting body)
5252
Längsnut (Rückseite Aufnahmekörper)Longitudinal groove
6262
ZellenreiheRow of cells
7070
(erster) elektrischer Verbinder(first) electrical connector
7272
BasisplatteBase plate
7474
UnterkanteLower edge
7676
untere Kontaktfahne (Unterkante)lower contact lug (lower edge)
7878
OberkanteTop edge
8080
obere Kontaktfahne (Oberkante)upper contact lug (upper edge)
8282
Vorderseite (elektrischer Verbinder)Front (electrical connector)
8484
Rückseite (elektrischer Verbinder)Rear side (electrical connector)
8686
Schlitzslot
8888
Schlitzslot
100100
AbdeckplatteCover plate
102102
GrundplatteBase plate
104104
kurzer Schenkelshort leg
110110
Vertiefung (kurzer Schenkel)Recess (short leg)
112112
freies Ende (kurzer Schenkel)free end (short leg)
114114
Durchbruchbreakthrough
120120
Rückseite (Abdeckplatte)Back (cover plate)
122122
erste Federfirst spring
124124
zweite Federsecond spring
126126
Vorderseite (Abdeckplatte)Front (cover plate)
128128
erste Federfirst spring
130130
zweite Federsecond spring
136136
Ausnehmung (kurzer Schenkel)Recess (short leg)
140140
erste Außenkante (Abdeckplatte)first outer edge (cover plate)
142142
zweite Außenkante (Abdeckplatte)second outer edge (cover plate)
144144
Unterkante (Abdeckplatte)Lower edge (cover plate)
146146
Winkelabschnitt (Abdeckplatte)Angle section (cover plate)
160160
(zweiter) elektrischer Verbinder(second) electrical connector
170170
(zweite) Abdeckplatte(second) cover plate
172172
AnreihrichtungDirection of arrangement
174174
AkkuzelleBattery cell
176176
RundzelleRound cell
180180
Vorderseite (nachfolgender, zweiter Aufnahmekörper)Front (following, second receptacle)
190190
(zweite) Zellenreihe(second) row of cells
192192
(dritte) Zellenreihe(third) row of cells
194194
FormschlussverbindungForm-fit connection
196196
FormschlussverbindungForm-fit connection
198198
FormschlussverbindungForm-fit connection
200200
FormschlussverbindungForm-fit connection
210210
modularer Akkublock modular battery pack
BB.
Breite (Ausnehmung Zellentasche)Width (cell pocket recess)
H1H1
Höhe AufnahmekörperHeight of the body
H2H2
Höhe elektrischer VerbinderElectrical connector height
H3H3
Höhe Abdeckplatte Height of cover plate
PP.
Pluspol (Akkuzelle, Rundzelle)Positive pole (battery cell, round cell)
MM.
Minuspol (Akkuzelle, Rundzelle)Negative pole (battery cell, round cell)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2009211908 [0005]JP 2009211908 [0005]

Claims (15)

Modularer Akkublock (210) als ein elektrischer und mechanischer Zusammenschluss einer Vielzahl von einzelnen, aufladbaren Akkuzellen (174), wobei die Akkuzellen (174) in mindestens zwei massiven Aufnahmekörpern (10, 12, 14) zu jeweils einer Zellenreihe (62, 190, 192) mit einer jeweils gleichen Anzahl von Akkuzellen (174) mechanisch zusammengefasst sind, wobei die Akkuzellen (174) innerhalb der mindestens zwei Aufnahmekörper (10, 12, 14) zumindest bereichsweise formschlüssig aufgenommen sind und die Akkuzellen (174) jeder der mindestens zwei Zellenreihen (62, 190, 192) elektrisch parallel geschaltet sind und die mindestens zwei Zellenreihen (62, 190, 192) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen jeweils zwei in einer Anreihrichtung (172) unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern (10, 12, 14) jeweils eine, einen elektrischen Verbinder (70, 160) aufnehmende und lagesichernde Abdeckplatte (100, 170) angeordnet ist.Modular battery block (210) as an electrical and mechanical combination of a large number of individual, rechargeable battery cells (174), the battery cells (174) in at least two solid receiving bodies (10, 12, 14) each forming a row of cells (62, 190, 192 ) are mechanically combined with the same number of battery cells (174), the battery cells (174) being received in at least some areas in a form-fitting manner within the at least two receiving bodies (10, 12, 14) and the battery cells (174) each of the at least two rows of cells ( 62, 190, 192) are electrically connected in parallel and the at least two rows of cells (62, 190, 192) are electrically connected in series, with each two receiving bodies (10, 12, 14) immediately following one another in a rowing direction (172) a cover plate (100, 170) which receives an electrical connector (70, 160) and secures its position is arranged. Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuzellen (174) als Rundzellen (176) und/oder als prismatische Zellen ausgebildet sind.Modular battery block (210) according to Claim 1 , characterized in that the battery cells (174) are designed as round cells (176) and / or as prismatic cells. Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der modulare Akkublock (210) durch das Anreihen mindestens einer weiteren, einen weiteren elektrischen Verbinder (160) aufnehmenden und lagesichernden Abdeckplatte (170) sowie mindestens eines, weitere Akkuzellen (174) enthaltenden weiteren Aufnahmekörpers (12, 14) unter Schaffung einer weiteren Zellenreihe (192) erweiterbar ist.Modular battery block (210) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the modular battery block (210) is underneath by stringing at least one additional cover plate (170) which receives and secures a further electrical connector (160) and at least one additional receiving body (12, 14) containing additional battery cells (174) Creation of another row of cells (192) is expandable. Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Aufnahmekörpern (10, 12, 14) jeweils eine mittels einer Abdeckplatte (100, 170) gebildete Formschlussverbindung (194, 196, 198, 200) besteht.Modular battery block (210) according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that there is a form-fit connection (194, 196, 198, 200) formed by means of a cover plate (100, 170) between each two directly successive receiving bodies (10, 12, 14). Modularer Akkublock (210) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Aufnahmekörper (10, 12, 14) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von durchgehenden Zellentaschen (36) aufweist, wobei die Zellentaschen (36) zur zumindest bereichsweise formschlüssigen Aufnahme jeweils einer Akkuzelle (174) bevorzugt zylindrisch oder prismatisch ausgebildet sind und im Bereich einer Vorderseite (24) des Aufnahmekörpers (10, 12, 14) jeweils eine durchgehende Längsöffnung (38) aufweisen.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that each receiving body (10, 12, 14) is essentially cuboid and has a plurality of continuous cell pockets (36), the cell pockets (36) for at least regionally form-fitting reception of one rechargeable battery cell (174), preferably cylindrical or are prismatic and each have a continuous longitudinal opening (38) in the area of a front side (24) of the receiving body (10, 12, 14). Modularer Akkublock (210) nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Aufnahmekörper (10, 12, 14) im Bereich der Vorderseite (24) und einer Rückseite (26) jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zellentaschen (36) eine vorzugsweise durchgehende Längsnut (50, 52) aufweist.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that each receiving body (10, 12, 14) has a preferably continuous longitudinal groove (50, 52) in the area of the front side (24) and a rear side (26) between two immediately adjacent cell pockets (36). Modularer Akkublock (210) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Aufnahmekörper (10, 12, 14) mit einem metallischen und/oder mit einem nichtmetallischen Werkstoff, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Keramik, Kunststoff oder dergleichen, gebildet sind, wobei der Werkstoff eine hohe Wärmeleitfähigkeit von bevorzugt mehr als 1,0 W/K*m aufweist.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the at least two receiving bodies (10, 12, 14) are formed with a metallic and / or with a non-metallic material such as aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, ceramic, plastic or the like, the material has a high thermal conductivity of preferably more than 1.0 W / K * m. Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Minuspole (M) der in die Zelltaschen (36) eines Aufnahmekörpers (10, 12, 14) aufgenommenen Akkuzellen (174) jeweils ungefähr bündig mit einer Unterseite (20) und deren Pluspole (P) jeweils ungefähr bündig mit einer Oberseite (22) des diesen jeweils zugeordneten Aufnahmekörpers (10, 12, 14)abschließen.Modular battery block (210) according to Claim 7 , characterized in that the negative poles (M) of the battery cells (174) accommodated in the cell pockets (36) of a receiving body (10, 12, 14) are each approximately flush with an underside (20) and their positive poles (P) are each approximately flush with a Complete the top (22) of the receiving body (10, 12, 14) assigned to each of these. Modularer Akkublock (210) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbinder (70, 160) im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet ist und eine viereckige Basisplatte (72) aufweist, die im Wesentlichen deckungsgleich zu den Rückseiten (26) der mindestens zwei Aufnahmekörper (10, 12, 14) ausgeführt ist, wobei an einer Unterkante (74) der Basisplatte (72) eine Vielzahl von Kontaktfahnen (76) rechtwinklig ausgebildet ist und an einer Oberkante (78) der Basisplatte (72) eine gleiche Anzahl von Kontaktfahnen (80) rechtwinklig ausgebildet ist, wobei die Kontaktfahnen (76) an der Unterkante (74) und die Kontaktfahnen (80) an der Oberkante (78) jeweils voneinander wegweisend orientiert sind und die Anzahl der Kontaktfahnen (76) an der Unterkante (74) und der Oberkante (78) der Basisplatte (72) jeweils der Zahl der Akkuzellen (174) in den Aufnahmekörpern (10, 12, 14) entspricht.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 8th characterized in that the electrical connector (70, 160) is essentially Z-shaped and has a square base plate (72) which is essentially congruent with the rear sides (26) of the at least two receiving bodies (10, 12, 14) is, wherein a plurality of contact lugs (76) are formed at right angles on a lower edge (74) of the base plate (72) and an equal number of contact lugs (80) are formed at right angles on an upper edge (78) of the base plate (72), the Contact lugs (76) on the lower edge (74) and the contact lugs (80) on the upper edge (78) are each oriented away from one another and the number of contact lugs (76) on the lower edge (74) and the upper edge (78) of the base plate ( 72) corresponds to the number of battery cells (174) in the receiving bodies (10, 12, 14). Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbinder (70, 160) mit einem elektrisch gut leitfähigen Werkstoff, wie einem Metall, einer Metalllegierung, einem Leitkunststoff oder dergleichen, gebildet ist, der zudem eine möglichst geringe Wärmekapazität aufweist.Modular battery block (210) according to Claim 9 , characterized in that the electrical connector (70, 160) is formed with a material with good electrical conductivity, such as a metal, a metal alloy, a conductive plastic or the like, which also has the lowest possible heat capacity. Modularer Akkublock (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abdeckplatte (100, 170) L-förmig ausgebildet ist und eine im Wesentlichen mit der Basisplatte (72) der elektrischen Verbinder (70, 160) deckungsgleiche viereckige Grundplatte (102) aufweist, wobei an der Grundplatte (102) ein kurzer Schenkel (104) rechtwinklig ausgebildet ist, der eine Vielzahl von gleichmäßig zueinander beabstandeten Vertiefungen (110) mit jeweils einem endseitigen Durchbruch (114) aufweist, wobei eine Anzahl der Vertiefungen (110) mit den Durchbrüchen (114) einer Anzahl der Kontaktfahnen des (76, 80) des mindestens einen elektrischen Verbinders (70, 160) im Bereich der Unterkante (74) oder der Oberkante (78) entspricht und in jeder Vertiefung (110) jeweils eine Kontaktfahne (76) der Oberkante (78) des elektrischen Verbinders (70, 160) im Wesentlichen formschlüssig und bündig aufnehmbar ist.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the at least one cover plate (100, 170) is L-shaped and has a rectangular base plate (102) which is essentially congruent with the base plate (72) of the electrical connectors (70, 160), with the base plate ( 102) a short leg (104) is formed at right angles, which has a plurality of evenly spaced apart Depressions (110) each with an end opening (114), a number of the depressions (110) with the openings (114) of a number of the contact lugs (76, 80) of the at least one electrical connector (70, 160) in the area corresponds to the lower edge (74) or the upper edge (78) and in each recess (110) a contact tab (76) of the upper edge (78) of the electrical connector (70, 160) can be received in an essentially form-fitting and flush manner. Modularer Akkublock (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Rückseite (120) und/oder einer Vorderseite (126) der Grundplatte (102) der mindestens einen Abdeckplatte (100, 170) mindestens zwei Federn (122, 124, 128, 130) ausgebildet sind, die formschlüssig in jeweils eine Längsnut (50, 52) eines jeweils zugeordneten Aufnahmekörpers (10, 12, 14) einbringbar sind.Modular battery block (210) according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that at least two springs (122, 124, 128, 130) are formed in the area of a rear side (120) and / or a front side (126) of the base plate (102) of the at least one cover plate (100, 170), which can be introduced positively into a respective longitudinal groove (50, 52) of a respectively assigned receiving body (10, 12, 14). Modularer Akkublock (210) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende (112) des kurzen Schenkels (104) der mindestens einen Abdeckplatte (100, 170) zwischen jeweils zwei benachbarten Durchbrüchen (114) eine Ausnehmung (136) aufweist.Modular battery block (210) according to Claim 11 or 12th , characterized in that a free end (112) of the short leg (104) of the at least one cover plate (100, 170) has a recess (136) between each two adjacent openings (114). Modularer Akkublock (210) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abdeckplatte (100, 170) mit einem elektrisch gut isolierenden Werkstoff, wie einem Kunststoff, einer Keramik oder dergleichen, gebildet ist, wobei der Werkstoff zudem eine hohe Wärmekapazität von bevorzugt größer als 1,0 J/(g*K) und eine Wärmeleitfähigkeit kleiner als 1,0 W/(m*K) aufweist.Modular battery block (210) according to one of the Claims 11 to 13th , characterized in that the at least one cover plate (100, 170) is formed with a material that insulates well electrically, such as a plastic, a ceramic or the like, the material also having a high heat capacity of preferably greater than 1.0 J / ( g * K) and a thermal conductivity less than 1.0 W / (m * K). Modularer Akkublock (210) nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abdeckplatte (100, 170) mit einem Werkstoff gebildet ist, der in einem Temperaturbereich zwischen 50 °C und 200 °C einen möglichst stark endothermen Phasenwechsel vollzieht.Modular battery block (210) according to Claim 14 , characterized in that the at least one cover plate (100, 170) is formed with a material which performs an endothermic phase change as strongly as possible in a temperature range between 50 ° C and 200 ° C.
DE102019126515.0A 2019-10-01 2019-10-01 Modular battery block Pending DE102019126515A1 (en)

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Citations (5)

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