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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Batteriezellaufnahmeelement nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Parallelverbindungselement mit einem solchen Batteriezellaufnahmeelement und ein Batteriemodul mit einem solchen Parallelverbindungselement.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe miteinander verbunden sind.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2015 055 29 A1 ein Batteriezellaufnahmeelement in Form einer Kontaktfeder, welche als Rundzellen ausgebildete Batteriezellen elektrisch leitend aufnehmen kann, um eine Mehrzahl an Batteriezellen seriell miteinander verschalteten zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Batteriezellaufnahmeelement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine Ausführungsform eines Batteriezellaufnahmeelements zur Verfügung gestellt werden kann, bei welcher deren Federelemente zuverlässig vor einer Verformung geschützt werden können. Insbesondere weist ein solches Batteriezellaufnahmeelement eine vergleichbar hohe Steifigkeit auf. Weiterhin kann mit einer solchen Ausführungsform ein ineinander Verhaken von verschiedenen Bauteilen beispielsweise eines Batteriemoduls während der Fertigung verhindert werden.
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Dazu wird ein Batteriezellaufnahmeelement zur Verfügung gestellt, welches zu einer elektrisch leitenden Aufnahme einer Batteriezelle ausgebildet ist.
Die Batteriezelle ist dabei insbesondere als eine zylindrische Batteriezelle bzw. als eine Rundzelle ausgebildet und ist bevorzugt als eine Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet.
Das Batteriezellaufnahmeelement weist einen Grundkörper auf.
Der Grundkörper ist dabei als ein zylindrischer Hohlkörper ausgebildet und umfasst einen ersten Kragen und einen zweiten Kragen.
Der erste Kragen ist dabei gegenüberliegend zu dem zweiten Kragen an dem zylindrischen Hohlkörper angeordnet.
Weiterhin begrenzen der erste Kragen und der zweite Kragen jeweils den zylindrischen Hohlkörper.
Dabei bildet der Grundkörper zwischen dem ersten Kragen und dem zweiten Kragen Federelemente aus, welche zu einer Kontaktierung einer Batteriezelle ausgebildet sind. Die Federelemente weisen dabei in Richtung eines Inneren des zylindrischen Hohlkörpers.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Unter einem Federelement soll an dieser Stelle ein elastisch verformbares Bauteil verstanden sein. Das Federelement ist dabei vorzugsweise in der Art angeordnet, dass das Federelement durch die Aufnahme einer Batteriezelle elastisch verformt wird und die Rückstellkraft des Federelements eine Kontaktierung der Batteriezelle durch das Federelement ausbildet, wodurch die Batteriezelle elektrisch kontaktiert werden kann und zugleich auch mechanisch gehalten werden kann.
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Bevorzugt weist das Batteriezellaufnahmeelement eine Mehrzahl an Federelementen auf. Bevorzugt weist das Batteriezellaufnahmeelement sechs Federelemente auf, welche in einer regelmäßigen Struktur zueinander angeordnet sind.
Beispielsweise können die Federelemente jeweils im Abstand von 60° eines eine Querschnittsfläche des zylindrischen Hohlkörpers beschreibenden Kreises angeordnet sein.
Dadurch kann insgesamt eine sehr zuverlässige Aufnahme der Batteriezelle zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist das Batteriezellaufnahmeelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass eine zuverlässig elektrisch leitende Ausbildung des Batteriezellaufnahmeelements zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise ist es auch möglich, dass das Batteriezellaufnahmeelement nur teilweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, wie beispielsweise einem metallischen Werkstoff, ausgebildet ist.
Insbesondere ist es besonders bevorzugt, wenn die Federelemente aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind.
Somit ist es insgesamt möglich, das Batteriezellaufnahmeelement in der Art elektrisch leitend auszubilden, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer in dem Batteriezellaufnahmeelement aufgenommenen Batteriezelle und einer weiteren das Batteriezellaufnahmeelement mittelbar oder unmittelbar elektrisch leitend kontaktierenden Batteriezelle auszubilden.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn der metallische Werkstoff ausgewählt ist aus Aluminium, Kupfer, Nickel oder Stahl. Weiterhin ist es dabei auch denkbar, dass das Batteriezellaufnahmeelement aus Mischungen der genannten metallischen Werkstoffe besteht, beispielsweise einer Mischung aus Aluminium und Kupfer oder Aluminium, Kupfer und Nickel.
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Somit kann eine zuverlässige, elektrisch leitende Ausbildung des Batteriezellaufnahmeelements zur Verfügung gestellt werden.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Federelemente jeweils an einem ersten Verbindungsbereich und an einem zweiten Verbindungsbereich mit dem Grundkörper verbunden sind. Dadurch kann eine zuverlässige, mechanische Anbindung der Federelemente an den Grundkörper ausgebildet werden. Insbesondere sei an dieser Stelle bemerkt, dass bevorzugt der Grundkörper die Federelemente ausbildet und somit die Federelemente integraler Bestandteil des Grundkörpers sind.
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Weiterhin ist es dabei zweckmäßig, wenn der Grundkörper an den Federelementen zugeordneten Bereichen jeweils Aussparungen aufweist. Somit ist es möglich, dass das Batteriezellaufnahmeelement mittels eines Umformungsprozesses ausgebildet werden kann.
Beispielsweise können die Federelemente aus einem zylindrischen Grundkörper als Schlitzbrücken ausgebildet werden.
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Vorteilhafterweiße sind der erste Kragen und/oder der zweite Kragen konusförmig ausgebildet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der erste Kragen und/oder der zweite Kragen eine sich in Richtung des Inneren des zylindrischen Hohlkörpers aufweisende Verjüngung ausbilden.
Noch mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das Batteriezellaufnahmeelement eine trichterförmige Einführgeometrie bzw. eine trichterförmige Ausführgeometrie aufweist.
Dies bietet den Vorteil, dass hierdurch die Steifigkeit des Batteriezellaufnahmeelements weiter verstärkt werden kann.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Federelemente eine Längsrichtung aufweisen, und die Längsrichtung der Federelemente jeweils in Richtung der Längsrichtung des Grundkörpers weisen.
Beispielsweise kann die Längsrichtung der Federelemente jeweils in Richtung des ersten Verbindungsbereichs zu dem zweiten Verbindungsbereich zeigen. Beispielsweise kann die Längsrichtung des Grundkörpers in Richtung des ersten Kragens zu dem zweiten Kragen zeigen.
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Durch eine solche Ausbildung kann eine zuverlässige, elektrisch leitende Aufnahme einer Batteriezelle ausgebildet werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Parallelverbindungselement. Das Parallelverbindungselement ist dabei ausgebildet zu einer elektrischen Verschaltung einer Mehrzahl an Batteriezellen.
Das Parallelverbindungselement weist dabei einen elektrisch leitenden Verbindungskörper und eine Mehrzahl an Batteriezellaufnahmeelementen, welche eben beschrieben wurden, auf.
Die Batteriezellaufnahmeelemente sind dabei jeweils elektrisch leitend und mechanisch mit dem Verbindungskörper verbunden. Die mechanische Verbindung kann dabei insbesondere stoffschlüssig ausgebildet sein, wodurch zugleich auch eine zuverlässige, elektrisch leitende Verbindung ausgebildet werden kann.
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Bevorzugt ist dabei die Mehrzahl an Batteriezellaufnahmeelementen jeweils mit dem ersten Kragen stoffschlüssig, insbesondere geschweißt oder gelötet, mit dem elektrisch leitenden Verbindungskörper verbunden.
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Ferner betrifft die Erfindung auch ein Batteriemodul, welches ein eben beschriebenes Parallelverbindungselement und eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweist.
Dabei ist die Mehrzahl an Batteriezellen jeweils in einem de Batteriezellaufnahmeelemente elektrisch leitend aufgenommen, sodass die Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch parallel miteinander verbunden.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelements in einer perspektivischen Ansicht und
- 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer Schnittansicht.
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Die 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelements 1.
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Das Batteriezellaufnahmeelement 1 ist ausgebildet zur elektrisch leitenden Aufnahme einer Batteriezelle.
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Das Batteriezellaufnahmeelement 1 weist einen Grundkörper 2 auf, welcher als zylindrischer Hohlkörper 3 ausgebildet ist.
Weiterhin umfasst das Batteriezellaufnahmeelement 1 einen ersten Kragen 31 und einen zweiten Kragen 32.
Der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 sind gegenüberliegend zueinander an dem Grundkörper 2 angeordnet bzw. sind gegenüberliegend zueinander an dem zylindrischen Hohlkörper 3 angeordnet.
Der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 können dabei bspw. jeweils mit dem zylindrischen Hohlkörper 3 verbunden sein oder können bspw. jeweils einteilig mit dem zylindrischen Hohlkörper 3 ausgebildet sein, so dass mit anderen Worten ausgedrückt der zylindrischen Hohlkörper 3 weiterhin den ersten Kragen 31 und den zweiten Kragen 32 ausbildet.
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Ferner zeigt die 1 auch, dass der Grundkörper 2 zwischen dem ersten Kragen 31 und dem zweiten Kragen 32 weiterhin Federelemente 4 ausbildet. Die Federelemente 4 weisen dabei in ein Inneres 5 des zylindrischen Hohlkörpers 3, so dass die Federelemente 4 eine bspw. in dem Inneren 5 des zylindrischen Hohlkörpers 3 aufgenommene Batteriezelle kontaktieren können. Beispielsweise weist das Batteriezellaufnahmeelement 1 gemäß 1 insgesamt sechs Federelemente 4 auf.
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Bevorzugt ist das Batteriezellaufnahmeelement 1 aus einem metallischen Werkstoff 6 ausgebildet, wie bspw. Aluminium, Kupfer, Nickel, Stahl sowie Mischungen daraus.
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Ferner ist bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zu erkennen, dass die Federelemente 4 jeweils an einem ersten Verbindungsbereich 71 und einem zweiten Verbindungsbereich 72 mit dem Grundkörper 2 verbunden sind. Bevorzugt bildet der Grundkörper 2 die jeweils die Federelemente 4 aus, so dass das Batteriezellaufnahmeelement 1 einteilig bzw. einstückig ausgebildet ist. Dabei ist aus dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus zu erkennen, dass der Grundkörper 2 an den Federelementen 4 zugeordneten Bereichen 8 jeweils Aussparungen 9 aufweist.
Bevorzugt kann diese Ausführungsform gemäß 1 durch ein Umformen erzeugt werden, wobei die Federelemente 4 aus einem zylindrischen Hohlkörper 3 geformt werden, bspw. als Schlitzbrücken 10.
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Vorteilhafterweise sind der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 konusförmig ausgebildet. Dabei verjüngen sind der erste Kragen 31 bzw. der zweite Kragen 32 in Richtung einer Längsrichtung 11 des Batteriezellaufnahmeelements 1. Insbesondere verjüngen sich der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 in der Art, dass die Flächeninhalte ihrer kreisförmig ausgebildeten Querschnittsflächen 12 in Richtung der Längsrichtung 11 abnehmen. Mit anderen Worten ausgedrückt, verjüngen sich der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 in entgegengesetzter Richtung und bspw. verjüngen sich der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 aufeinander zu.
Damit haben der erste Kragen 31 und der zweite Kragen 32 an einer Verbindungsstelle 13 mit dem Grundkörper 2 die gleiche Querschnittsfläche wie der zylindrische Hohlkörper 3 und weisen an gegenüberliegenden Außenseiten des Batteriezellaufnahmeelements 1 jeweils eine größere Querschnittsfläche aufweisen als der zylindrische Hohlkörper 3.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Federelemente 4 eine Längsrichtung 14 auf. Dabei weisen die Längsrichtungen 14 der Federelemente 3 in Richtung der Längsrichtung 11 des Batteriezellaufnahmeelements 1.
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Eine Mehrzahl an Batteriezellaufnahmeelementen 1 kann zu einem Parallelverbindungselement 101 mittels eines Verbindungskörpers 102 zusammengefasst werden. Der Verbindungskörper 102 ist dabei aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet.
Bevorzugt sind die Batteriezellaufnahmeelemente 1 dabei jeweils elektrisch leitend und mechanisch, wie insbesondere stoffschlüssig, mit dem Verbindungskörper 102 verbunden.
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Beispielsweise kann die Mehrzahl an Batteriezellaufnahmeelementen 1 jeweils mittels des ersten Kragens 31 elektrisch leitend, wie bevorzugt geschweißt oder gelötet, verbunden.
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Die 2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 100.
Das Batteriemodul 100 weist ein solches Parallelverbindungselement 101 auf. Dabei ist in der 2 bspw. der Verbindungskörper 102 und eines der Batteriezellaufnahmeelemente 1 zu erkennen.
Das Batteriezellaufnahmeelement 1 nimmt dabei eine Batteriezelle 200 auf, so dass die Batteriezelle 200 mittels der Mehrzahl an Federelementen 4 elektrisch leitend mit dem Batteriezellaufnahmeelement 1 verbunden ist.
Dabei ist es möglich, dass mittels des Verbindungskörpers 102 eine Mehrzahl an Batteriezellen 200, welche jeweils in einem Batteriezellaufnahmeelement 1 des Parallelverbindungselements 101 aufgenommen sind, parallel miteinander verschaltet sind.
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Durch die Aufnahme der Batteriezelle 200 übt das Federelement 4 eine Rückstellkraft 300 auf die Batteriezelle 200 aus, sodass die Batteriezelle 200 elektrisch leitend und mechanisch zuverlässig aufgenommen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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