DE102019129688A1 - Temperature sensor unit for an electrochemical device and method for manufacturing an electrochemical device - Google Patents

Temperature sensor unit for an electrochemical device and method for manufacturing an electrochemical device Download PDF

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Abstract

Um eine Temperatursensoreinheit für eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst, zu schaffen, die in einfacher und zuverlässiger Weise an ein Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung einerseits und an einen Zellverbinder oder eine elektrochemische Zelle der elektrochemischen Vorrichtung andererseits anbindbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Temperatursensoreinheit ein Trägerelement, einen an dem Trägerelement angeordneten Temperaturfühler und mindestens eine an dem Trägerelement angeordnete Kontaktierungsstelle zum Verbinden mit einer Signalleitung der elektrochemischen Vorrichtung umfasst.In order to create a temperature sensor unit for an electrochemical device which comprises several electrochemical cells, which can be connected in a simple and reliable manner to a signal line system of the electrochemical device on the one hand and to a cell connector or an electrochemical cell of the electrochemical device on the other hand, it is proposed that the Temperature sensor unit comprises a carrier element, a temperature sensor arranged on the carrier element and at least one contacting point arranged on the carrier element for connection to a signal line of the electrochemical device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperatursensoreinheit für eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst.The present invention relates to a temperature sensor unit for an electrochemical device which comprises a plurality of electrochemical cells.

Solche elektrochemischen Vorrichtungen können insbesondere als elektrische Akkumulatoren, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgebildet sein.Such electrochemical devices can in particular be designed as electrical accumulators, for example as lithium-ion accumulators.

Bei einer solchen elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere bei einem elektrischen Akkumulator, ist es zur Betriebssteuerung und zur Gewährleistung der Betriebssicherheit erforderlich, die Temperatur der elektrochemischen Zellen zu überwachen.In such an electrochemical device, in particular in the case of an electrical accumulator, it is necessary to monitor the temperature of the electrochemical cells in order to control the operation and to ensure operational reliability.

Bei bekannten elektrochemischen Vorrichtungen erfolgt die Temperaturmessung mittels eines bedrahteten NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Elements, das in der Nähe einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung positioniert wird. Ein solches NTC-Element wird entweder direkt an einer Lasche eines Zellverbinders, mittels welchem zwei Zellterminals von elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden werden, festgelegt oder in einen Käfig eingebaut, welcher durch einen Ultraschallschweißvorgang auf den Zellverbinder aufgeschweißt wird. Dabei wird zusätzlich ein Wärmeleitkleber zur Fixierung des NTC-Elements und zur besseren Wärmeübertragung von dem Zellverbinder auf das NTC-Element verwendet. Die Zuleitungsdrähte des NTC-Elements werden von Hand in eine Leiterplatte eingelötet, durch einen Ultraschallschweißvorgang auf ein Stanzgitter aufgeschweißt oder an einen Kabelbaum angecrimpt.In known electrochemical devices, the temperature is measured by means of a wired NTC (“Negative Temperature Coefficient”) element which is positioned in the vicinity of an electrochemical cell of the electrochemical device. Such an NTC element is either attached directly to a tab of a cell connector, by means of which two cell terminals of electrochemical cells of the electrochemical device are connected to one another in an electrically conductive manner, or installed in a cage which is welded onto the cell connector by an ultrasonic welding process. A thermally conductive adhesive is also used to fix the NTC element and for better heat transfer from the cell connector to the NTC element. The lead wires of the NTC element are manually soldered into a circuit board, welded onto a stamped grid using an ultrasonic welding process or crimped onto a cable harness.

Die Anbindung des NTC-Elements an das Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung gestaltet sich sehr schwierig und kann häufig nicht automatisch und prozesssicher durchgeführt werden.The connection of the NTC element to the signal line system of the electrochemical device is very difficult and often cannot be carried out automatically and reliably.

Insbesondere erfordert das Anschweißen der Drähte des NTC-Elements an ein Stanzgitter eine sorgfältige Ausrichtung und Positionierung der Drähte des NTC-Elements relativ zu dem Stanzgitter. Das Einlöten der Drähte des NTC-Elements in eine Leiterplatte ist ein manueller Prozess, der nicht automatisiert werden kann. Auch das Ancrimpen der Drähte des NTC-Elements an einen Kabelbaum und die Verlegung des Kabelbaums in der elektrochemischen Vorrichtung sind manuelle, nicht automatisierbare Prozesse.In particular, welding the wires of the NTC element to a lead frame requires careful alignment and positioning of the wires of the NTC element relative to the lead frame. Soldering the NTC element wires into a circuit board is a manual process that cannot be automated. Crimping the wires of the NTC element to a cable harness and laying the cable harness in the electrochemical device are also manual processes that cannot be automated.

Auch die Anbindung des bedrahteten NTC-Elements an den Zellverbinder oder an die elektrochemische Zelle sowie die Ausrichtung und Positionierung des NTC-Elements relativ zu dem Zellverbinder oder zu der elektrochemischen Zelle sind aufwändige, viele Arbeitsschritte erfordernde Prozesse.The connection of the wired NTC element to the cell connector or to the electrochemical cell and the alignment and positioning of the NTC element relative to the cell connector or to the electrochemical cell are complex processes that require many work steps.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperatursensoreinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in einfacher und zuverlässiger Weise an ein Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung einerseits und an einen Zellverbinder oder eine elektrochemische Zelle der elektrochemischen Vorrichtung andererseits anbindbar ist.The present invention is based on the object of creating a temperature sensor unit of the type mentioned, which can be connected in a simple and reliable manner to a signal line system of the electrochemical device on the one hand and to a cell connector or an electrochemical cell of the electrochemical device on the other hand.

Diese Aufgabe wird bei einer Temperatursensoreinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Temperatursensoreinheit
ein Trägerelement,
einen an dem Trägerelement angeordneten Temperaturfühler und mindestens eine an dem Trägerelement angeordnete Kontaktierungsstelle zum Verbinden mit einer Signalleitung der elektrochemischen Vorrichtung umfasst.In a temperature sensor unit with the features of the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention in that the temperature sensor unit
a support element,
comprises a temperature sensor arranged on the carrier element and at least one contacting point arranged on the carrier element for connection to a signal line of the electrochemical device.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägerelement plattenförmig ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the carrier element is plate-shaped.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement als eine Leiterplatte, vorzugsweise eine kleine Leiterplatte oder eine Mini-Leiterplatte, ausgebildet ist.In particular, it can be provided that the carrier element is designed as a circuit board, preferably a small circuit board or a mini circuit board.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Temperaturfühler auf einer Temperaturfühlerseite des Trägerelements angeordnet ist und die mindestens eine Kontaktierungsstelle auf einer der Temperaturfühlerseite des Trägerelements abgewandten Kontaktierungsseite des Trägerelements angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the temperature sensor is arranged on a temperature sensor side of the carrier element and the at least one contacting point is arranged on a contacting side of the carrier element facing away from the temperature sensor side of the carrier element.

Der Temperaturfühler ist vorzugsweise als ein NTC-Element („Negative Temperature Coefficient“; Heißleiter), als ein PTC-Element(„Positive Temperature Coefficient“; Kaltleiter), als ein Thermoelement (beispielsweise vom Typ K) oder als ein Chipsensor ausgebildet.The temperature sensor is preferably designed as an NTC element (“Negative Temperature Coefficient”; thermistor), as a PTC element (“Positive Temperature Coefficient”; PTC thermistor), as a thermocouple (for example of type K) or as a chip sensor.

Eine besonders einfache und rasche Montage der Temperatursensoreinheit wird ermöglicht, wenn der Temperaturfühler durch ein automatisches Bestückungsverfahren, insbesondere durch ein SMD-Bestückungsverfahren („Surface Mounted Device“) an dem Trägerelement montiert ist.A particularly simple and rapid assembly of the temperature sensor unit is made possible if the temperature sensor is mounted on the carrier element by an automatic assembly process, in particular by an SMD assembly process (“Surface Mounted Device”).

Insbesondere kann als Temperaturfühler ein SMD-NTC-Element verwendet werden, das vorzugsweise auf das Trägerelement aufgelötet wird.In particular, an SMD NTC element can be used as the temperature sensor, which is preferably soldered onto the carrier element.

Das Trägerelement mit dem SMD-NTC-Element wird dann in der Nähe des Zellverbinders oder der elektrochemischen Zelle oder direkt an dem Zellverbinder oder der elektrochemischen Zelle positioniert.The carrier element with the SMD-NTC element is then positioned in the vicinity of the cell connector or the electrochemical cell or directly on the cell connector or the electrochemical cell.

Die Temperatursensoreinheit kann mindestens ein temperatursensoreinheitsseitiges Positionierelement zur Positionierung der Temperatursensoreinheit relativ zu einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung oder relativ zu einem Zellverbinder, welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung miteinander dient, umfassen.The temperature sensor unit can comprise at least one positioning element on the temperature sensor unit side for positioning the temperature sensor unit relative to an electrochemical cell of the electrochemical device or relative to a cell connector which is used for the electrically conductive connection of cell terminals of at least two of the electrochemical cells of the electrochemical device.

Die erfindungsgemäße Temperatursensoreinheit eignet sich insbesondere zur Verwendung als Bestandteil einer Funktionseinheit einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst, wobei die Funktionseinheit mindestens einen Zellverbinder, welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung dient, und eine erfindungsgemäße Temperatursensoreinheit umfasst.The temperature sensor unit according to the invention is particularly suitable for use as a component of a functional unit of an electrochemical device which comprises several electrochemical cells, the functional unit at least one cell connector, which serves for the electrically conductive connection of cell terminals of at least two of the electrochemical cells of the electrochemical device, and one according to the invention Includes temperature sensor unit.

Der Zellverbinder der Funktionseinheit kann mindestens ein zellverbinderseitiges Positionierelement zum Positionieren der Temperatursensoreinheit relativ zu dem Zellverbinder umfassen.The cell connector of the functional unit can comprise at least one cell connector-side positioning element for positioning the temperature sensor unit relative to the cell connector.

Die Temperatursensoreinheit der Funktionseinheit kann insbesondere durch Stoffschluss, durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss an dem Zellverbinder festgelegt sein.The temperature sensor unit of the functional unit can in particular be fixed to the cell connector by means of a material connection, a form fit and / or a force connection.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperatursensoreinheit durch ein wärmeleitfähiges Klebematerial an dem Zellverbinder festgelegt ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the temperature sensor unit is fixed to the cell connector by a thermally conductive adhesive material.

Die Funktionseinheit kann mindestens einen Bondleiter umfassen, durch welchen die Temperatursensoreinheit im montierten Zustand der Funktionseinheit mit einer Signalleitung der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend verbindbar ist.The functional unit can comprise at least one bond conductor, by means of which the temperature sensor unit can be connected in an electrically conductive manner to a signal line of the electrochemical device in the assembled state of the functional unit.

Die erfindungsgemäße Funktionseinheit eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen, ein Signalleitungssystem zum Verbinden eines Temperaturfühlers mit einer Überwachungseinrichtung und mindestens eine erfindungsgemäße Funktionseinheit umfasst.The functional unit according to the invention is particularly suitable for use in an electrochemical device which comprises several electrochemical cells, a signal line system for connecting a temperature sensor to a monitoring device and at least one functional unit according to the invention.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung einer solchen elektrochemischen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Signalleitungssystem eine Leiterplatte umfasst.In a preferred embodiment of such an electrochemical device, it is provided that the signal line system comprises a printed circuit board.

Dabei kann die Temperatursensoreinheit der mindestens einen Funktionseinheit mittels mindestens eines Bondleiters mit der Leiterplatte des Signalleitungssystems elektrisch leitend verbunden sein.The temperature sensor unit of the at least one functional unit can be connected in an electrically conductive manner to the circuit board of the signal line system by means of at least one bond conductor.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen, mindestens eine Temperatursensoreinheit und ein Signalleitungssystem zum Verbinden eines Temperaturfühlers der Temperatursensoreinheit mit einer Überwachungseinrichtung umfasst.The present invention also relates to a method for producing an electrochemical device which comprises a plurality of electrochemical cells, at least one temperature sensor unit and a signal line system for connecting a temperature sensor of the temperature sensor unit to a monitoring device.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung zu schaffen, bei welchem die Temperatursensoreinheit in einfacher und zuverlässiger Weise an das Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung einerseits und an eine elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung oder an einen Zellverbinder der elektrochemischen Vorrichtung, welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung dient, andererseits angebunden werden kann.The present invention is based on the further object of creating such a method for producing an electrochemical device in which the temperature sensor unit is connected in a simple and reliable manner to the signal line system of the electrochemical device on the one hand and to an electrochemical cell of the electrochemical device or to a cell connector of the electrochemical device Device which serves for the electrically conductive connection of cell terminals of at least two of the electrochemical cells of the electrochemical device, on the other hand can be connected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung gelöst, welches Folgendes umfasst:

  • - Erzeugen mindestens einer Kontaktierungsstelle an einem Trägerelement;
  • - Festlegen des Temperaturfühlers an dem Trägerelement;
  • - Festlegen des Trägerelements und/oder des Temperaturfühlers an einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung oder an einem Zellverbinder, welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung dient;
  • - elektrisch leitendes Verbinden der mindestens einen Kontaktierungsstelle mit einer Signalleitung des Signalleitungssystems.
According to the invention, this object is achieved by a method for producing an electrochemical device which comprises the following:
  • - Generating at least one contact point on a carrier element;
  • - Fixing the temperature sensor on the carrier element;
  • - Fixing the carrier element and / or the temperature sensor on an electrochemical cell of the electrochemical device or on a cell connector which is used for the electrically conductive connection of cell terminals of at least two of the electrochemical cells of the electrochemical device;
  • - electrically conductive connection of the at least one contact point to a signal line of the signal line system.

Dabei können die vorstehend erwähnten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.The above-mentioned steps of the method according to the invention can be carried out in any order.

Das Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung kann eine Leiterplatte, ein Stanzgitter und/oder einen Kabelbaum, insbesondere einen Kabelbaum mit Kabelschuh, umfassen.The signal line system of the electrochemical device can comprise a printed circuit board, a stamped grid and / or a cable harness, in particular a cable harness with a cable lug.

Vorzugsweise wird die Temperatursensoreinheit, welche ein Trägerelement, beispielsweise in Form einer kleinen Leiterplatte oder einer Mini-Leiterplatte, und einen Temperaturfühler, beispielsweise in Form eines SMD-NTC-Elements, umfasst, an einem Zellverbinder oder an einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung ausgerichtet, positioniert und an den Zellverbinder oder an die elektrochemische Zelle angebunden.Preferably, the temperature sensor unit, which is a carrier element, for example in the form of a small circuit board or a mini Printed circuit board, and a temperature sensor, for example in the form of an SMD-NTC element, aligned on a cell connector or on an electrochemical cell of the electrochemical device, positioned and connected to the cell connector or to the electrochemical cell.

Das Anbinden der Temperatursensoreinheit an den Zellverbinder oder an die elektrochemische Zelle kann beispielsweise durch Verkleben, Schrauben, Klemmen, Clinchen oder Nieten erfolgen.The connection of the temperature sensor unit to the cell connector or to the electrochemical cell can be done, for example, by gluing, screwing, clamping, clinching or riveting.

Die Ausrichtung und Positionierung der Temperatursensoreinheit relativ zu dem Zellverbinder oder der elektrochemischen Zelle und die Festlegung der Temperatursensoreinheit an dem Zellverbinder beziehungsweise an der elektrochemischen Zelle erfolgt vorzugsweise in einem automatischen Prozess.The alignment and positioning of the temperature sensor unit relative to the cell connector or the electrochemical cell and the fixing of the temperature sensor unit on the cell connector or on the electrochemical cell are preferably carried out in an automatic process.

Zur besseren Wärmeübertragung zwischen dem Temperaturfühler der Temperatursensoreinheit einerseits und dem Zellverbinder beziehungsweise der elektrochemischen Zelle andererseits kann zwischen dem Temperaturfühler und dem Zellverbinder beziehungsweise der elektrochemischen Zelle ein Wärmeleitkleber oder ein Wärmeleit-Pad angeordnet werden.For better heat transfer between the temperature sensor of the temperature sensor unit on the one hand and the cell connector or the electrochemical cell on the other hand, a thermally conductive adhesive or a thermally conductive pad can be arranged between the temperature sensor and the cell connector or the electrochemical cell.

Das Wärmeleit-Pad kann einseitig klebend oder beidseitig klebend ausgebildet sein.The heat conduction pad can be designed to be adhesive on one side or adhesive on both sides.

An dem Trägerelement der Temperatursensoreinheit sind vorzugsweise mehrere Kontaktstellen, insbesondere in Form von Kontaktflächen, vorgesehen, mittels welchen ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Temperatursensoreinheit einerseits und dem Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung andererseits herstellbar ist.A plurality of contact points, in particular in the form of contact surfaces, are preferably provided on the carrier element of the temperature sensor unit, by means of which an electrically conductive contact can be established between the temperature sensor unit on the one hand and the signal line system of the electrochemical device on the other hand.

Die Herstellung des elektrisch leitenden Kontakts zwischen der Temperatursensoreinheit und dem Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung erfolgt vorzugsweise mittels eines Drahtbondverfahrens, insbesondere mittels eines automatisch durchgeführten und überwachten Drahtbondverfahrens.The electrically conductive contact between the temperature sensor unit and the signal line system of the electrochemical device is preferably produced by means of a wire bonding method, in particular by means of an automatically performed and monitored wire bonding method.

Die Temperatursensoreinheit kann zusätzlich zu dem Temperaturfühler und den Kontaktierungsstellen mindestens eine weitere elektronische Komponente und/oder mindestens ein weiteres elektronisches Funktionselement, beispielsweise eine Batteriemanagement-Einheit, umfassen, welche beziehungsweise welches vorzugsweise an dem Trägerelement der Temperatursensoreinheit angeordnet ist.In addition to the temperature sensor and the contacting points, the temperature sensor unit can comprise at least one further electronic component and / or at least one further electronic functional element, for example a battery management unit, which is preferably arranged on the carrier element of the temperature sensor unit.

Die betreffende weitere elektronische Komponente beziehungsweise das betreffende weitere elektronische Funktionselement ist vorzugsweise zusammen mit der Temperatursensoreinheit austauschbar.The relevant further electronic component or the relevant further electronic functional element is preferably exchangeable together with the temperature sensor unit.

Die Funktionseinheit aus Zellverbinder und mit dem Zellverbinder verbundener Temperatursensoreinheit weist Kontaktierungsstellen auf, die automatisch an das Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung angebunden werden können.The functional unit comprising the cell connector and the temperature sensor unit connected to the cell connector has contact points that can be automatically connected to the signal line system of the electrochemical device.

Bei der Herstellung der elektrochemischen Vorrichtung wird diese Funktionseinheit in das Zellkontaktierungssystem der elektrochemischen Vorrichtung eingebaut.During the production of the electrochemical device, this functional unit is built into the cell contacting system of the electrochemical device.

Die Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen dem Signalleitungssystem, welches beispielsweise einen Kabelbaum mit Kabelschuh, ein Stanzgitter mit Kontaktflächen oder eine Leiterplatte mit Kontaktflächen umfasst, und den Kontaktstellen der Temperatursensoreinheit erfolgt vorzugsweise mittels eines Drahtbondverfahrens, das insbesondere automatisch durchführbar ist und somit eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet.The production of an electrical contact between the signal line system, which includes, for example, a cable harness with a cable lug, a stamped grid with contact surfaces or a printed circuit board with contact surfaces, and the contact points of the temperature sensor unit is preferably carried out by means of a wire bonding process, which can be carried out automatically and thus ensures a high level of process reliability.

Die Montage der Temperatursensoreinheit in der elektrochemischen Vorrichtung kann als automatisierter Prozess durchgeführt werden, bei welchem alle Prozessschritte prozesssicher und kostengünstig automatisierbar sind, so dass kein manueller Montagevorgang mehr notwendig ist.The assembly of the temperature sensor unit in the electrochemical device can be carried out as an automated process in which all process steps can be automated reliably and cost-effectively, so that a manual assembly process is no longer necessary.

Dadurch, dass der Temperaturfühler bereits vor der Anordnung der Temperatursensoreinheit an dem Zellverbinder oder an der elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung an dem Trägerelement der Temperatursensoreinheit angeordnet ist, wird eine verbesserte Positionierung und Ausrichtung des Temperaturfühlers relativ zu dem Zellverbinder beziehungsweise relativ zu der elektrochemischen Zelle erzielt.The fact that the temperature sensor is already arranged before the temperature sensor unit is arranged on the cell connector or on the electrochemical cell of the electrochemical device on the carrier element of the temperature sensor unit improves the positioning and alignment of the temperature sensor relative to the cell connector or relative to the electrochemical cell.

Dadurch, dass die Temperatursensoreinheit durch einen überwachten Drahtbondprozess elektrisch leitend mit dem Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung verbunden wird, wird eine automatische und prozesssichere Anbindung des Temperaturfühlers an das Signalleitungssystem erzielt.Because the temperature sensor unit is connected in an electrically conductive manner to the signal line system of the electrochemical device by a monitored wire bonding process, an automatic and process-reliable connection of the temperature sensor to the signal line system is achieved.

Dadurch, dass der Temperaturfühler der Temperatursensoreinheit nahe der Wärmequelle, insbesondere direkt an dem Zellverbinder oder an der elektrochemischen Zelle, angeordnet wird, wird die tatsächlich im Bereich der Wärmequelle herrschende Temperatur zuverlässig und genau erfasst.Because the temperature sensor of the temperature sensor unit is arranged near the heat source, in particular directly on the cell connector or on the electrochemical cell, the temperature actually prevailing in the area of the heat source is reliably and precisely recorded.

Durch die Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Temperatursensoreinheit und dem Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung mittels Bondleitern, vorzugsweise mittels eines automatisierten Bondverfahrens, kann die Temperatursensoreinheit auch dann zuverlässig und einfach in einem automatisierten Montageprozess montiert werden, wenn der Zellverbinder beziehungsweise die elektrochemische Zelle, an welchem beziehungsweise an welcher die Temperatursensoreinheit angeordnet werden soll, in einer oder in mehreren Raumrichtungen mit einer hohen Toleranz gelagert ist.By establishing an electrical contact between the temperature sensor unit and the signal line system of the electrochemical device by means of bond conductors, preferably By means of an automated bonding process, the temperature sensor unit can also be installed reliably and easily in an automated assembly process if the cell connector or the electrochemical cell on which the temperature sensor unit is to be arranged is mounted in one or more spatial directions with a high tolerance is.

Insbesondere kann während des Bondverfahrens die Geometrie des Bondleiters so erzeugt werden, dass Toleranzen in der Positionierung des Zellverbinders oder der elektrochemischen Zelle ausgeglichen werden.In particular, the geometry of the bond conductor can be generated during the bonding process in such a way that tolerances in the positioning of the cell connector or the electrochemical cell are compensated for.

Vorzugsweise ist die Temperatursensoreinheit lösbar an dem Zellverbinder oder an der elektrochemischen Zelle festgelegt. In diesem Fall ist die Temperatursensoreinheit im Falle eines Wartungsvorgangs oder einer erforderlich werdenden Reparatur in einfacher Weise aus der elektrochemischen Vorrichtung entnehmbar, ohne dass der mit Zellterminals von elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung fest verbundene Zellverbinder ebenfalls aus der elektrochemischen Vorrichtung entnommen werden muss. The temperature sensor unit is preferably detachably attached to the cell connector or to the electrochemical cell. In this case, the temperature sensor unit can be easily removed from the electrochemical device in the event of a maintenance operation or a repair that becomes necessary, without the cell connector firmly connected to cell terminals of electrochemical cells of the electrochemical device also having to be removed from the electrochemical device.

Das Trägerelement der Temperatursensoreinheit kann außer dem Temperaturfühler noch mindestens ein weiteres Funktionselement, beispielsweise einen Teil des Batteriemanagement-Systems, tragen, so dass die Funktion des betreffenden Funktionselements direkt und dezentral an dem Zellverbinder oder an der elektrochemischen Zelle zur Verfügung steht. Auch dieses weitere Funktionselement kann dann im Falle einer notwendig werdenden Reparatur oder einer Aktualisierung zusammen mit dem Temperaturfühler in einfacher Weise ausgetauscht werden.In addition to the temperature sensor, the carrier element of the temperature sensor unit can also carry at least one further functional element, for example part of the battery management system, so that the function of the relevant functional element is available directly and decentrally on the cell connector or on the electrochemical cell. This further functional element can then also be exchanged in a simple manner together with the temperature sensor in the event of a repair or update that becomes necessary.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine kleine Leiterplatte, an der mittels eines automatisierten SMD-Bestückungsverfahrens ein Temperaturfühler in Form eines NTC-Elements befestigt worden ist, direkt an einem Zellverbinder oder an einer elektrochemischen Zelle einer elektrochemischen Vorrichtung befestigt. Die Herstellung eines elektrisch leitenden Kontakts zwischen dem Temperaturfühler und einer Signalleitung eines Signalleitungssystems der elektrochemischen Vorrichtung erfolgt mittels eines automatisierbaren, überwachten Draht-Bondverfahrens.In a preferred embodiment of the invention, a small circuit board, to which a temperature sensor in the form of an NTC element has been attached by means of an automated SMD assembly process, is attached directly to a cell connector or to an electrochemical cell of an electrochemical device. The production of an electrically conductive contact between the temperature sensor and a signal line of a signal line system of the electrochemical device takes place by means of an automatable, monitored wire bonding process.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphic representation of an exemplary embodiment.

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen und ein Zellkontaktierungssystem umfasst, wobei das Zellkontaktierungssystem ein Stromleitungssystem mit mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen und ein Signalleitungssystem mit mehreren Signalleitungen zum elektrisch leitenden Verbinden mindestens eines Temperaturfühlers und mindestens eines Zellverbinders mit einem Signalleitungsanschluss und/oder mit einer Überwachungseinrichtung des Zellkontaktierungssystems umfasst, wobei das Zellkontaktierungssystem mindestens eine Funktionseinheit umfasst, die einen Zellverbinder und eine Temperatursensoreinheit umfasst, wobei die Temperatursensoreinheit ein Trägerelement, einen an dem Trägerelement angeordneten Temperaturfühler und mehrere, vorzugsweise zwei, an dem Trägerelement angeordnete Kontaktierungsstellen zum Verbinden mit jeweils einer Signalleitung des Signalleitungssystems umfasst;
  • 2 eine perspektivische Darstellung einer der Funktionseinheiten, welche einen Zellverbinder und eine an dem Zellverbinder festgelegte Temperatursensoreinheit umfasst;
  • 3 eine perspektivische Darstellung der Funktionseinheit aus 2 vor der Montage der Temperatursensoreinheit an dem Zellverbinder;
  • 4 eine Draufsicht von oben auf die Temperatursensoreinheit aus 3;
  • 5 einen Längsschnitt durch die Temperatursensoreinheit aus 4, längs der Linie 5 - 5 in 4;
  • 6 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 5; und
  • 7 eine Seitenansicht der Temperatursensoreinheit aus 4, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 7 in 4.
In the drawings show:
  • 1 a partial perspective view of an electrochemical device which comprises several electrochemical cells and a cell contacting system, wherein the cell contacting system is a power line system with several cell connectors for electrically conductive connection of cell terminals of at least two of the electrochemical cells and a signal line system with several signal lines for electrically conductive connection of at least one temperature sensor and comprises at least one cell connector with a signal line connection and / or with a monitoring device of the cell contacting system, wherein the cell contacting system comprises at least one functional unit which comprises a cell connector and a temperature sensor unit, the temperature sensor unit having a carrier element, a temperature sensor arranged on the carrier element and several, preferably two , on the carrier element arranged contact points for connecting with respective comprises a signal line of the signal line system;
  • 2 a perspective view of one of the functional units, which comprises a cell connector and a temperature sensor unit attached to the cell connector;
  • 3 a perspective view of the functional unit 2 before mounting the temperature sensor unit on the cell connector;
  • 4th a plan view from above of the temperature sensor unit 3 ;
  • 5 a longitudinal section through the temperature sensor unit 4th , along line 5 - 5 in 4th ;
  • 6th an enlarged view of the area I. 5 ; and
  • 7th a side view of the temperature sensor unit 4th , looking in the direction of arrow 7 in 4th .

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures.

Eine in den 1 bis 7 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst eine Trägerplatte 102, an der ein Stromleitungssystem 104 und ein Signalleitungssystem 106 gehalten sind.One in the 1 to 7th The illustrated electrochemical device designated as a whole by 100 comprises a carrier plate 102 on which a power line system 104 and a signal line system 106 are held.

Die Trägerplatte 102 verschließt im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 100 eine obere Gehäuseöffnung, durch welche Zellterminals 108 der elektrochemischen Zellen 110 der elektrochemischen Vorrichtung 100 hervorstehen.The carrier plate 102 closes in the assembled state of the electrochemical device 100 an upper housing opening through which cell terminals 108 of the electrochemical cells 110 of the electrochemical device 100 protrude.

Die Trägerplatte 102 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 112 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 112 jeweils einem Zellverbinder 114 zugeordnet ist, welcher zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals 108 zweier verschiedener elektrochemischer Zellen 110 dient.The carrier plate 102 is with a plurality of passage openings 112 provided, each passage opening 112 one cell connector each 114 is assigned, which for the electrically conductive connection of cell terminals 108 two different electrochemical cells 110 serves.

Die Trägerplatte 102 umfasst vorzugsweise ein elektrisch nicht leitendes Kunststoffmaterial, beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und/oder LCP („Liquid Crystal Polymer“), und ist vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus einem oder mehreren der vorstehend genannten Kunststoffmaterialien gebildet.The carrier plate 102 preferably comprises an electrically non-conductive plastic material, for example PBT (polybutylene terephthalate), PP (polypropylene), PA (polyamide), ABS (acrylonitrile butadiene styrene) and / or LCP (“liquid crystal polymer”), and is preferably essentially complete formed from one or more of the aforementioned plastic materials.

Ein besonders geeignetes Material für die Trägerplatte 102 ist ein mit Talkum verstärktes Polypropylen-Material oder das Material mit der Bezeichnung PBT TV 20, welche eine besonders hohe Formstabilität aufweisen.A particularly suitable material for the carrier plate 102 is a talc-reinforced polypropylene material or the material called PBT TV 20th , which have a particularly high dimensional stability.

Die Zellverbinder 114, mittels welcher die Zellterminals 108 zweier einander benachbarter elektrochemischer Zellen 110 miteinander verbindbar sind, sowie (nicht dargestellte) Stromanschlüsse, an welchen die Gesamt-Abgabespannung der elektrochemischen Vorrichtung 100 abgreifbar ist, bilden zusammen das Stromleitungssystem 104 eines Zellkontaktierungssystems 116 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The cell connectors 114 , by means of which the cell terminals 108 two adjacent electrochemical cells 110 can be connected to one another, as well as power connections (not shown) to which the total output voltage of the electrochemical device 100 can be tapped, together form the power line system 104 a cell contacting system 116 of the electrochemical device 100 .

Das Stromleitungssystem 104 dient dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 110 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und zu den oder von den Stromanschlüssen des Zellkontaktierungssystems 116 zu ermöglichen.The power line system 104 serves to create a flow of current between the electrochemical cells 110 of the electrochemical device 100 and to or from the power connections of the cell contacting system 116 to enable.

Durch dieses Stromleitungssystem 104 werden beispielsweise die elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung 100 elektrisch in Reihe geschaltet.Through this power line system 104 for example, the electrochemical cells of the electrochemical device 100 electrically connected in series.

Jeder Zellverbinder 114 umfasst mehrere, insbesondere zwei, Kontaktbereiche 118 zum elektrischen Kontaktieren von jeweils einem Zellterminal 108 und einen die Kontaktbereiche 118 miteinander verbindenden Kompensationsbereich 120.Every cell connector 114 comprises several, in particular two, contact areas 118 for electrical contact with one cell terminal each 108 and one of the contact areas 118 interconnecting compensation area 120 .

Der Kompensationsbereich 120 ist vorzugsweise elastisch und/oder plastisch verformbar, um eine Relativbewegung der beiden Kontaktbereiche 108 des Zellverbinders 114 relativ zueinander im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 116 zu ermöglichen.The compensation area 120 is preferably elastically and / or plastically deformable to allow a relative movement of the two contact areas 108 of the cell connector 114 relative to each other in the operation of the electrochemical device 100 and / or for tolerance compensation when assembling the cell contacting system 116 to enable.

Zu diesem Zweck kann der Kompensationsbereich 120 insbesondere eine oder mehrere quer zu einer Verbindungsrichtung 122, welche ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs 108a und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs 108 des Zellverbinders 114 miteinander verbindet, verlaufende Kompensationswellen 124 aufweisen.For this purpose, the compensation range 120 in particular one or more transversely to a connection direction 122 which is a center of the first contact area 108a and a center of the second contact area 108 of the cell connector 114 connects with each other, running compensation waves 124 exhibit.

Jeder Kontaktbereich 108 eines Zellverbinders 114 kann mittels jeweils einer Positionierungsausnehmung 126 an einem jeweils zugeordneten Positionierungsstift einer elektrochemischen Zelle 110 oder der Trägerplatte 102 positioniert sein.Any contact area 108 a cell connector 114 can each by means of a positioning recess 126 on a respectively assigned positioning pin of an electrochemical cell 110 or the carrier plate 102 be positioned.

Wie am besten aus den 2 und 3 zu ersehen ist, umfasst mindestens ein Zellverbinder 114 mindestens eine Temperatursensoreinheit-Aufnahme 128, welche vorzugsweise an einem der Kontaktbereiche 118 des Zellverbinders 114 angeordnet ist.How best from the 2 and 3 can be seen, comprises at least one cell connector 114 at least one temperature sensor unit holder 128 , which is preferably on one of the contact areas 118 of the cell connector 114 is arranged.

Die Temperatursensoreinheit-Aufnahme 128 umfasst vorzugsweise eine Temperaturfühler-Aufnahme 130 und ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, zellverbinderseitige Positionierelemente 132, die zur Positionierung einer Temperatursensoreinheit 136, welche in den 4 bis 7 einzeln dargestellt ist, an dem Zellverbinder 114 dienen.The temperature sensor unit holder 128 preferably comprises a temperature sensor receptacle 130 and one or more, preferably two, positioning elements on the cell connector side 132 used to position a temperature sensor unit 136 , which in the 4th to 7th is shown individually on the cell connector 114 serve.

Das oder die zellverbinderseitigen Positionierelemente 132 können beispielsweise als jeweils eine Positionierlasche 134 ausgebildet sein.The positioning element or elements on the cell connector side 132 can, for example, each have a positioning tab 134 be trained.

Die Temperatursensoreinheit 136 umfasst ein Trägerelement 138, eine oder mehrere, beispielsweise zwei, Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140, eine oder mehrere, beispielsweise zwei, Temperaturfühler-Kontaktierungsstellen 142 und einen elektrisch leitend mit den Temperaturfühler-Kontaktierungsstellen 142 verbundenen Temperaturfühler 144.The temperature sensor unit 136 comprises a support element 138 , one or more, for example two, bond conductor contacting points 140 , one or more, for example two, temperature sensor contact points 142 and one electrically conductive with the temperature sensor contact points 142 connected temperature sensor 144 .

Der Temperaturfühler 144 ist auf einer Temperaturfühlerseite des Trägerelements 138 angeordnet, und die Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140 sind auf einer der Temperaturfühlerseite des Trägerelements 138 abgewandten Kontaktierungsseite des Trägerelements 138 angeordnet.The temperature sensor 144 is on a temperature sensor side of the carrier element 138 arranged, and the bond conductor contacting points 140 are on one of the temperature sensor side of the carrier element 138 facing away from the contacting side of the carrier element 138 arranged.

Die Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140 sind über jeweils eine Durchführung 146 elektrisch mit jeweils einer der Temperaturfühler-Kontaktierungsstellen 142 verbunden.The bond conductor contact points 140 are about one implementation each 146 electrically with one of the temperature sensor contact points 142 connected.

Die Durchführungen 146 können beispielsweise die Form von im Wesentlichen hohlzylindrischen Hülsen 148 aufweisen, welche sich von der Temperaturfühlerseite des Trägerelements 138 durch das Trägerelement 138 hindurch bis zu der Kontaktierungsseite des Trägerelements 138 erstrecken.The implementation 146 can, for example, take the form of essentially hollow cylindrical sleeves 148 have, which extend from the temperature sensor side of the carrier element 138 through the carrier element 138 through to the contacting side of the carrier element 138 extend.

Das Trägerelement 138 ist vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet.The carrier element 138 is preferably formed substantially plate-shaped.

Das Trägerelement 138 kann insbesondere als eine Leiterplatte 150 (vorzugsweise als eine Mini-Leiterplatte) ausgebildet sein.The carrier element 138 can in particular as a circuit board 150 (preferably as a mini circuit board).

Wie am besten aus den 3 und 4 zu ersehen ist, ist das Trägerelement 138 mit einem oder mehreren temperatursensoreinheitsseitigen Positionierelementen 152 versehen, welche so mit jeweils einem zellverbinderseitigen Positionierelement 132 zusammenwirken, dass die Temperatursensoreinheit 136 in der gewünschten Anordnung und Ausrichtung relativ zu dem Zellverbinder 114 positioniert ist.How best from the 3 and 4th can be seen is the carrier element 138 with one or more positioning elements on the temperature sensor unit side 152 provided, each with a cell connector-side positioning element 132 cooperate that the temperature sensor unit 136 in the desired arrangement and orientation relative to the cell connector 114 is positioned.

Eines oder mehrere der temperatursensoreinheitsseitigen Positionierelemente 152 können beispielsweise als eine Positionierausnehmung 154 ausgebildet sein.One or more of the positioning elements on the temperature sensor unit side 152 can, for example, be used as a positioning recess 154 be trained.

Der Temperaturfühler 144 kann beispielsweise als ein NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Element, als ein PTC(„Positive Temperature Coefficient“)-Element, als ein Thermoelement oder als ein Chipsensor ausgebildet sein.The temperature sensor 144 can for example be designed as an NTC (“Negative Temperature Coefficient”) element, as a PTC (“Positive Temperature Coefficient”) element, as a thermocouple or as a chip sensor.

Der Temperaturfühler 144 kann insbesondere als ein SMD(„Surface Mounted Device“)-NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Element ausgebildet sein, welches vorzugsweise in einem SMD-Bestückungsvorgang automatisch an dem Trägerelement 138 festgelegt worden ist, beispielsweise durch Auflöten.The temperature sensor 144 can in particular be designed as an SMD (“Surface Mounted Device”) - NTC (“Negative Temperature Coefficient”) element, which is preferably automatically attached to the carrier element in an SMD assembly process 138 has been set, for example by soldering.

Bei der Montage der Temperatursensoreinheit 136 an dem Zellverbinder 114 wird der Temperaturfühler 144 vorzugsweise von der Temperaturfühleraufnahme 130 des Zellverbinders 114 aufgenommen.When assembling the temperature sensor unit 136 on the cell connector 114 becomes the temperature sensor 144 preferably from the temperature sensor mount 130 of the cell connector 114 recorded.

Die Temperatursensoreinheit 136 wird vorzugsweise durch Stoffschluss, durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss an dem Zellverbinder 114 festgelegt.The temperature sensor unit 136 is preferably by material connection, by form fit and / or by force fit on the cell connector 114 set.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperatursensoreinheit 136 durch Verklebung, beispielsweise mittels eines wärmeleitfähigen Klebers oder mittels eines Wärmeleitungs-Pads, welches einseitig oder doppelseitig mit einer Schicht aus einem wärmeleitfähigen Kleber versehen ist, an dem Zellverbinder 114 festgelegt ist.In particular, it can be provided that the temperature sensor unit 136 by gluing, for example by means of a thermally conductive adhesive or by means of a heat conduction pad, which is provided on one or both sides with a layer of a thermally conductive adhesive, to the cell connector 114 is fixed.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Temperatursensoreinheit 136 durch Schrauben, Klemmen, Clinchen und/oder durch Nieten an dem Zellverbinder 114 festgelegt ist.As an alternative or in addition to this, it can be provided that the temperature sensor unit 136 by screwing, clamping, clinching and / or by riveting on the cell connector 114 is fixed.

Der Zellverbinder 114 und die daran festgelegte Temperatursensoreinheit 136 bilden zusammen eine Funktionseinheit 156 der elektrochemischen Vorrichtung 100, welche bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 100 als Ganzes an elektrochemischen Zellen 110 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und/oder an der Trägerplatte 102 des Zellkontaktierungssystems 116 der elektrochemischen Vorrichtung 100 festlegbar ist.The cell connector 114 and the temperature sensor unit attached thereto 136 together form a functional unit 156 of the electrochemical device 100 which occurs during the assembly of the electrochemical device 100 as a whole on electrochemical cells 110 of the electrochemical device 100 and / or on the carrier plate 102 of the cell contacting system 116 of the electrochemical device 100 is determinable.

Wie aus 1 zu ersehen ist, umfasst das Signalleitungssystem 106 des Zellkontaktierungssystems 116 eine Leiterplatte 158, die mehrere Leiterbahnen 160 aufweist, welche an Bondleiter-Kontaktierungsstellen 162 der Leiterplatte 158 enden.How out 1 can be seen, includes the signal line system 106 of the cell contacting system 116 a circuit board 158 who have favourited multiple conductor tracks 160 has, which at bond conductor contacting points 162 the circuit board 158 end up.

Die diesen Bondleiter-Kontaktierungsstellen 162 abgewandten Enden der Leiterbahnen 160 sind entweder direkt an eine (nicht dargestellte) Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung 100 angeschlossen oder an einen Signalleitungsanschluss der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen, welcher - vorzugsweise über eine Steckverbindung - mit einer Überwachungseinrichtung verbunden ist.These bond conductor contacting points 162 remote ends of the conductor tracks 160 are either directly connected to a monitoring device (not shown) of the electrochemical device 100 connected or connected to a signal line connection of the electrochemical device, which - preferably via a plug connection - is connected to a monitoring device.

Die Bondleiter-Kontaktierungsstellen 162 der Leiterplatte 158 sind über jeweils einen Bondleiter 164 elektrisch leitend mit jeweils einer der Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140 der Temperatursensoreinheit 136 verbunden.The bond conductor contact points 162 the circuit board 158 are each via a bond conductor 164 electrically conductive with one of the bond conductor contacting points 140 the temperature sensor unit 136 connected.

Das Material der Bondleiter 164 umfasst vorzugsweise Aluminium, Gold, Platin, Messing und/oder Kupfer.The material of the bond conductor 164 preferably comprises aluminum, gold, platinum, brass and / or copper.

Insbesondere kann als Material für die Bondleiter 164 eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung verwendet werden.In particular, it can be used as a material for the bond line 164 an aluminum alloy or a copper alloy can be used.

Jeder Bondleiter 164 kann blank sein oder mit einer Isolierung versehen sein.Every bond conductor 164 can be bare or provided with insulation.

Jeder Bondleiter 164 kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Every bond conductor 164 may have a substantially circular cross-section.

Alternativ hierzu kann auch ein Bondleiter mit einem beliebigen anderen Querschnitt, beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt, verwendet werden.As an alternative to this, a bond conductor with any other cross section, for example with a rectangular cross section, can also be used.

Ferner kann grundsätzlich als Material für die Bondleiter 164 jeweils eine mehrdrahtige Litze verwendet werden.It can also be used as a material for the bond line 164 a multi-wire strand can be used in each case.

Die Herstellung der Bondverbindung zwischen den Bondleiter-Kontaktierungsstellen 162 einer Leiterplatte 158 und den Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140 an der Temperatursensoreinheit 136 erfolgt vorzugsweise in einem automatischen Bondverfahren mittels eines Bondwerkzeugs, welches senkrecht zu der Kontaktierungsseite des Trägerelements 138 der Temperatursensoreinheit 136 und in zwei parallel zur Kontaktierungsseite des Trägerelements 138 ausgerichteten Richtungen verfahrbar ist.The production of the bond between the bond conductor contacting points 162 a circuit board 158 and the bond conductor contacting points 140 on the temperature sensor unit 136 preferably takes place in an automatic bonding process by means of a bonding tool which is perpendicular to the contacting side of the carrier element 138 the temperature sensor unit 136 and in two parallel to the contacting side of the carrier element 138 aligned directions is movable.

Ein solches Bondwerkzeug umfasst vorzugsweise eine Bondspitze, welche in einer Anpressrichtung mit einer Bondkraft beaufschlagbar ist und in einer quer zur Anpressrichtung verlaufenden Schwingungsrichtung in Ultraschallschwingungen versetzbar ist, sowie eine Schneidvorrichtung zum Durchtrennen des Bondmaterials und eine Bondmaterialführung zum Zuführen des Bondmaterials zum Endbereich der Bondspitze.Such a bonding tool preferably comprises a bonding tip, which can be subjected to a bonding force in a pressing direction and can be set into ultrasonic vibrations in a vibration direction running transversely to the pressing direction, as well as a cutting device for severing the bonding material and a bonding material guide for feeding the bonding material to the end area of the bonding tip.

Zum Herstellen einer Bondverbindung zwischen den Bondleiter-Kontaktierungsstellen 140 an der Temperatursensoreinheit 136 und jeweils einer Bondleiter-Kontaktierungsstelle 162 an der Leiterplatte 158 wird das Bondmaterial mittels der Bondspitze mit einem definierten Anpressdruck auf eine der zu kontaktierenden Kontaktierungsstellen 140 oder 162 gedrückt.For establishing a bond between the bond conductor contact points 140 on the temperature sensor unit 136 and one bond conductor contact point each 162 on the circuit board 158 the bonding material is applied to one of the contacting points to be contacted by means of the bonding tip with a defined contact pressure 140 or 162 pressed.

Anschließend wird durch die Kombination aus dem Anpressdruck und den Ultraschallschwingungen der Bondspitze das Bondmaterial mit dem Material der jeweiligen Kontaktierungsstelle 140 beziehungsweise 162 verschweißt.The combination of the contact pressure and the ultrasonic vibrations of the bonding tip then turns the bonding material with the material of the respective contacting point 140 respectively 162 welded.

Dieser Schweißvorgang dauert typischerweise nur einige Millisekunden.This welding process typically only takes a few milliseconds.

Anschließend wird das Bondwerkzeug zu dem Ort bewegt, wo die zweite Bondverbindung des jeweiligen Bondleiters 164 erzeugt werden soll, wobei das Bondmaterial nachgeführt wird, so dass der die beiden Kontaktierungsstellen 140 und 162 miteinander verbindende Bondleiter 164 gebildet wird.The bonding tool is then moved to the location where the second bond connection of the respective bond conductor 164 is to be generated, the bonding material being tracked so that the two contacting points 140 and 162 interconnecting bond conductors 164 is formed.

Die Bewegung des Bondwerkzeugs relativ zu der Temperatursensoreinheit 136 und relativ zu der Leiterplatte 158 erfolgt dabei beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Verfahrtisches, der längs einer X-Richtung und längs einer zur X-Richtung senkrechten Y-Richtung verfahrbar ist, wobei die X-Richtung und die Y-Richtung im Wesentlichen parallel zu der Kontaktierungsseite des Trägerelements 138 der Temperatursensoreinheit 136 ausgerichtet sind. The movement of the bonding tool relative to the temperature sensor unit 136 and relative to the circuit board 158 takes place, for example, by means of a traversing table (not shown) which can be traversed along an X direction and along a Y direction perpendicular to the X direction, the X direction and the Y direction being essentially parallel to the contacting side of the carrier element 138 the temperature sensor unit 136 are aligned.

Zusätzlich zu den Leiterbahnen 160, über welche die Temperatursensoreinheit 136 mit der (nicht dargestellten) Überwachungseinrichtung verbindbar ist, kann die Leiterplatte 158 auch eine oder mehrere weitere Leiterbahnen 166 aufweisen, welche als Spannungsabgriffsleitungen 168 dienen, über welche jeweils das elektrische Potential eines Zellverbinders 114 abgreifbar und an die Überwachungseinrichtung übermittelbar ist.In addition to the conductor tracks 160 , via which the temperature sensor unit 136 can be connected to the monitoring device (not shown), the circuit board 158 also one or more further conductor tracks 166 have, which as voltage tap lines 168 serve, via each of which the electrical potential of a cell connector 114 can be tapped and transmitted to the monitoring device.

Diese Spannungsabgriffsleitungen 168 enden jeweils an einer Bondleiter-Kontaktierungsstelle 170 an der Leiterplatte 158, welche über einen Bondleiter 164' direkt mit einem Zellverbinder 114 elektrisch leitend verbunden ist.These voltage tap lines 168 each end at a bond conductor contact point 170 on the circuit board 158 , which via a bond conductor 164 ' directly with a cell connector 114 is electrically connected.

Die als Signalleitungen 172 dienenden Leiterbahnen 160 und die Spannungsabgriffsleitungen 168 bilden Bestandteile des Signalleitungssystems 106, durch welches die Temperatursensoreinheiten 136 und die Spannungsabgriffsstellen der Zellverbinder 114 als Signalquellen mit der Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung 100 oder mit einem zu der Überwachungseinrichtung führenden Signalleitungsanschluss des Zellkontaktierungssystems 116 verbunden sind.As signal lines 172 serving conductor tracks 160 and the voltage tap lines 168 form part of the signal line system 106 through which the temperature sensor units 136 and the voltage tapping points of the cell connectors 114 as signal sources with the monitoring device of the electrochemical device 100 or with a signal line connection of the cell contacting system leading to the monitoring device 116 are connected.

Claims (15)

Temperatursensoreinheit für eine elektrochemische Vorrichtung (100), welche mehrere elektrochemische Zellen (110) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheit (136) ein Trägerelement (138), einen an dem Trägerelement (138) angeordneten Temperaturfühler (144) und mindestens eine an dem Trägerelement (138) angeordnete Kontaktierungsstelle (140) zum Verbinden mit einer Signalleitung (172) der elektrochemischen Vorrichtung (100) umfasst.Temperature sensor unit for an electrochemical device (100) which comprises several electrochemical cells (110), characterized in that the temperature sensor unit (136) has a carrier element (138), a temperature sensor (144) arranged on the carrier element (138) and at least one on the Contacting point (140) arranged on the carrier element (138) for connection to a signal line (172) of the electrochemical device (100). Temperatursensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (138) plattenförmig ausgebildet ist.Temperature sensor unit according to Claim 1 , characterized in that the carrier element (138) is plate-shaped. Temperatursensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (138) als eine Leiterplatte (150) ausgebildet ist.Temperature sensor unit according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the carrier element (138) is designed as a printed circuit board (150). Temperatursensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (144) auf einer Temperaturfühlerseite des Trägerelements (138) angeordnet ist und die mindestens eine Kontaktierungsstelle (140) auf einer der Temperaturfühlerseite des Trägerelements (138) abgewandten Kontaktierungsseite des Trägerelements (138) angeordnet ist.Temperature sensor unit according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the temperature sensor (144) is arranged on a temperature sensor side of the carrier element (138) and the at least one contact point (140) is arranged on a contact side of the carrier element (138) facing away from the temperature sensor side of the carrier element (138). Temperatursensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (144) ein NTC-Element, ein PTC-Element, ein Thermoelement oder ein Chipsensor ist.Temperature sensor unit according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the temperature sensor (144) is an NTC element, a PTC element, a thermocouple or a chip sensor. Temperatursensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (144) durch ein automatisches Bestückungsverfahren an dem Trägerelement (138) montiert ist.Temperature sensor unit according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the temperature sensor (144) is mounted on the carrier element (138) by an automatic assembly process. Temperatursensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheit (136) mindestens ein temperatursensoreinheitsseitiges Positionierelement (152) zur Positionierung der Temperatursensoreinheit (136) relativ zu einer elektrochemischen Zelle (110) der elektrochemischen Vorrichtung (100) oder relativ zu einem Zellverbinder (114), welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals (108) von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen (110) der elektrochemischen Vorrichtung (100) miteinander dient, umfasst.Temperature sensor unit according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the temperature sensor unit (136) has at least one positioning element (152) on the temperature sensor unit side for positioning the temperature sensor unit (136) relative to an electrochemical cell (110) of the electrochemical device (100) or relative to a cell connector (114) which is used for electrical conductive connection of cell terminals (108) of at least two of the electrochemical cells (110) of the electrochemical device (100) to one another. Funktionseinheit einer elektrochemischen Vorrichtung (100), welche mehrere elektrochemische Zellen (110) umfasst, wobei die Funktionseinheit (156) mindestens einen Zellverbinder (114), welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals (108) von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen (110) der elektrochemischen Vorrichtung (100) dient, und eine Temperatursensoreinheit (136) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Functional unit of an electrochemical device (100) which comprises a plurality of electrochemical cells (110), wherein the functional unit (156) has at least one cell connector (114) which is used for the electrically conductive connection of cell terminals (108) of at least two of the electrochemical cells (110) of the electrochemical device (100) is used, and a temperature sensor unit (136) according to one of the Claims 1 to 7th . Funktionseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (114) mindestens ein zellverbinderseitiges Positionierelement (132) zum Positionieren der Temperatursensoreinheit (136) relativ zu dem Zellverbinder (114) umfasst.Functional unit according to Claim 8 , characterized in that the cell connector (114) comprises at least one cell connector-side positioning element (132) for positioning the temperature sensor unit (136) relative to the cell connector (114). Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheit (136) durch Stoffschluss, durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss an dem Zellverbinder (114) festgelegt ist.Functional unit according to one of the Claims 8 or 9 , characterized in that the temperature sensor unit (136) is fixed to the cell connector (114) by a material fit, a form fit and / or a force fit. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheit (136) durch ein wärmeleitfähiges Klebematerial an dem Zellverbinder (114) festgelegt ist.Functional unit according to one of the Claims 8 to 10 , characterized in that the temperature sensor unit (136) is fixed to the cell connector (114) by a thermally conductive adhesive material. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (156) mindestens einen Bondleiter (164) umfasst, durch welchen die Temperatursensoreinheit (136) im montierten Zustand der Funktionseinheit (156) mit einer Signalleitung (172) der elektrochemischen Vorrichtung (100) elektrisch leitend verbindbar ist.Functional unit according to one of the Claims 8 to 11 , characterized in that the functional unit (156) comprises at least one bond conductor (164), by means of which the temperature sensor unit (136) can be electrically conductively connected to a signal line (172) of the electrochemical device (100) in the assembled state of the functional unit (156). Elektrochemische Vorrichtung, umfassend mehrere elektrochemische Zellen (110), ein Signalleitungssystem (106) zum Verbinden eines Temperaturfühlers (144) mit einer Überwachungseinrichtung und mindestens eine Funktionseinheit (156) nach einem der Ansprüche 8 bis 12.Electrochemical device, comprising a plurality of electrochemical cells (110), a signal line system (106) for connecting a temperature sensor (144) to a monitoring device and at least one functional unit (156) according to one of the Claims 8 to 12th . Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalleitungssystem (106) eine Leiterplatte (158) umfasst.Electrochemical device according to Claim 13 , characterized in that the signal line system (106) comprises a printed circuit board (158). Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung (100), welche mehrere elektrochemische Zellen (110), mindestens eine Temperatursensoreinheit (136) und ein Signalleitungssystem (106) zum Verbinden eines Temperaturfühlers (144) der Temperatursensoreinheit (136) mit einer Überwachungseinrichtung umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Erzeugen mindestens einer Kontaktierungsstelle (140) an einem Trägerelement (138); - Festlegen des Temperaturfühlers (144) an dem Trägerelement (138) ; - Festlegen des Trägerelements (138) und/oder des Temperaturfühlers (144) an einer elektrochemischen Zelle (110) der elektrochemischen Vorrichtung (100) oder an einem Zellverbinder (114), welcher zur elektrisch leitenden Verbindung von Zellterminals (108) von mindestens zwei der elektrochemischen Zellen (110) der elektrochemischen Vorrichtung (100) dient; - elektrisch leitendes Verbinden der mindestens einen Kontaktierungsstelle (140) mit einer Signalleitung (172) des Signalleitungssystems (106).A method of making an electrochemical device (100) which multiple electrochemical cells (110), at least one temperature sensor unit (136) and a signal line system (106) for connecting a temperature sensor (144) of the temperature sensor unit (136) to a monitoring device, the method comprising: - producing at least one contact point (140) on a carrier element (138); - Fixing the temperature sensor (144) on the carrier element (138); - Fixing the carrier element (138) and / or the temperature sensor (144) on an electrochemical cell (110) of the electrochemical device (100) or on a cell connector (114) which is used for the electrically conductive connection of cell terminals (108) of at least two of the electrochemical cells (110) of the electrochemical device (100) is used; - electrically conductive connection of the at least one contacting point (140) to a signal line (172) of the signal line system (106).
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