DE102019205355A1

DE102019205355A1 - Zellverbindungselement, Parallelverbindungselement und Batteriemodul

Info

Publication number: DE102019205355A1
Application number: DE102019205355.6A
Authority: DE
Inventors: Marius Cichon; Tobias Frambach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellverbindungselement zur elektrisch leitenden Verschaltung von Batteriezellen (3) umfassend einen ersten Kontaktbereich (41) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffes (51) einer ersten Batteriezelle (31) und einen zweiten Kontaktbereich (42) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs (52) einer zweiten Batteriezelle (32), wobei das Zellverbindungselement (2) aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbunden, voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen (6) ausgebildet ist, welche in der Art miteinander verbunden sind, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur ein erster metallischer Werkstoffe (61) innerhalb eines Verformungsbereiches (7) eine derartige mechanische Verformung erfährt, so dass sich der erste metallische Werkstoff (61) in dem Verformungsbereich (7) relativ zu einem zweiten metallischen Werkstoff (62) bewegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Zellverbindungselement nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Parallelverbindungselement insbesondere mit einem solchen Zellverbindungselement und ein Batteriemodul mit einem solchen Parallelverbindungselement oder mit einem solchen Zellverbindungselement.
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 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Zu einer Erhöhung der Sicherheit eines Batteriemoduls können Sicherungen angebracht werden, welche dazu ausgebildet sind, eine serielle Verbindung von zwei Batteriezellen miteinander zu trennen oder eine parallele Verbindung von zwei Batteriezellen miteinander zu trennen.
Eine solche Sicherung kann beispielsweise irreversibel als sogenannte Schmelzsicherung ausgebildet sein, bei welcher eine durch einen erhöhten Stromfluss bedingte erhöhte Temperatur zu einem Durchschmelzen und somit einer mechanischen Trennung der elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung führt.
Offenbarung der Erfindung
Ein Zellverbindungselement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass ein Zellverbindungselement zur Verfügung gestellt werden kann, welches eine reversibel ausgebildete mechanische Sicherung aufweist, die bei einer erhöhten Temperatur eine elektrisch leitende Verbindung unterbrechen kann.
Dazu wird ein Zellverbindungselement zur Verfügung gestellt, welches zu einer elektrisch leitenden Verschaltung von Batteriezellen ausgebildet ist.
Das Zellverbindungselement umfasst dabei einen ersten Kontaktbereich und einen zweiten Kontaktbereich.
Der erste Kontaktbereich ist zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs einer ersten Batteriezelle ausgebildet.
Der zweite Kontaktbereich ist zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs einer zweiten Batteriezelle ausgebildet.
Insbesondere ist die erste Batteriezelle von der zweiten Batteriezelle verschieden.
Das Zellverbindungselement ist aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen und weiterhin voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen ausgebildet.
Dabei ist diese Verbindung in der Art ausgebildet, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur ein erster metallischer Werkstoff der metallischen Werkstoffe innerhalb eines Verformungsbereiches eine Verformung erfährt. Diese Verformung ist dabei derartig, dass sich der erste metallische Werkstoff in dem Verformungsbereich relativ zu einem zweiten metallischen Werkstoff der metallischen Werkstoffe bewegt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Insbesondere kann sich der erste metallische Werkstoff in einer dem zweiten metallischen Werkstoff abgewandten Richtung bewegen, sodass beispielsweise eine mechanische Trennung zwischen dem ersten metallischen Werkstoff und dem zweiten metallischen Werkstoff ausgebildet werden kann.
Insbesondere kann sich der erste metallische Werkstoff besonders bevorzugt auch in einer dem zweiten metallischen Werkstoff zugewandten Richtung bewegen, sodass beispielsweise eine mechanische Trennung und/oder eine elektrisch leitende Trennung zwischen dem ersten metallischen Werkstoff und bspw. einem Spannungsabgriff einer Batteriezelle ausgebildet werden kann.
Zweckmäßigerweise sind die zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe an einem nicht den Verformungsbereich ausbildenden Bereich stoffschlüssig, insbesondere geschweißt oder gelötet, und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
Dadurch kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten metallischen Werkstoff und dem zweiten metallischen Werkstoff zuverlässig ausgebildet werden, sodass bei einer elektrisch leitenden Kontaktierung des ersten Kontaktbereichs mit einem Spannungsabgriff einer ersten Batteriezelle und des zweiten Kontaktbereichs mit einem Spannungsabgriff einer zweiten Batteriezelle mittels des Zellverbindungselements eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle und dem Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle ausgebildet werden kann.
Vorzugsweise sind die zumindest zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe jeweils ausgewählt aus Aluminium, Kupfer, Zink oder Stahl. Beispielsweise kann der erste metallische Werkstoff ausgewählt sein als Kupfer und kann der zweite metallische Werkstoff ausgewählt sein als Aluminium oder kann der erste metallische Werkstoff ausgewählt sein als Aluminium und kann der zweite metallische Werkstoff ausgewählt sein als Zink.
Diese Werkstoffe bieten den Vorteil einer zuverlässigen elektrischen Leitfähigkeit.
Es ist auch zweckmäßig, wenn das Zellverbindungselement an einem nicht den Verformungsbereich ausbildenden Bereich weiterhin eine elektrische Isolation umfasst.
Dadurch ist es möglich, dass eine ungewollte elektrische Kontaktierung beispielsweise zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle verhindert werden kann oder auch, dass eine ungewollte elektrische Kontaktierung beispielsweise zwischen einer der Batteriezellen und dem Zellverbindungselement verhindert werden kann und insbesondere eine ungewollte elektrische Kontaktierung zwischen einem der metallischen Werkstoffe und einem Spannungsabgriff der Batteriezelle verhindert werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung bildet der erste metallische Werkstoff den ersten Kontaktbereich aus und bildet der zweite metallische Werkstoff den zweiten Kontaktbereich aus.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer einfachen Ausbildung des Zellverbindungselements. Dabei sind beispielsweise der erste metallische Werkstoff und der zweite metallische Werkstoff elektrisch leitend und bevorzugt auch mechanisch in einem nicht den Verformungsbereich ausbildenden Bereich miteinander verbunden.
Der erste Kontaktbereich, ausgebildet durch den ersten metallischen Werkstoff, kann dabei elektrisch leitend mit dem Spannungsabgriff einer ersten Batteriezelle elektrisch leitend kontaktiert sein und der zweite Kontaktbereich, ausgebildet durch den zweiten metallischen Werkstoff, kann dabei elektrisch leitend mit dem Spannungsabgriff einer zweiten Batteriezelle elektrisch leitend kontaktiert sein, sodass der Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle und der Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Bei Überschreitung einer definierten Temperatur führt eine dadurch bedingte Erwärmung des ersten metallischen Werkstoffes dazu, dass dieser sich in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffs hin verformt und somit die elektrisch leitende Kontaktierung zu dem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle löst, wodurch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle und dem Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle getrennt ist.
Gemäß einem anderen besonders bevorzugten Aspekt der Erfindung bildet ein dritter metallischer Werkstoff den ersten Kontaktbereich aus und bildet der zweite metallische Werkstoff den zweiten Kontaktbereich aus.
Dabei sind der dritte metallische Werkstoff und der zweite metallische Werkstoff nicht unmittelbar elektrisch leitend miteinander verbunden.
Weiterhin verbindet der erste metallische Werkstoff den zweiten metallischen Werkstoff und den dritten metallischen Werkstoff elektrisch leitend miteinander. Bei dieser Ausführungsform verformen sich der zweite metallische Werkstoff und der dritte metallische Werkstoff vorzugsweise nicht, sodass der dritte metallische Werkstoff, welcher den ersten Kontaktbereich ausbildet, den Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle stets kontaktiert und der zweite metallische Werkstoff, welcher den zweiten Kontaktbereich ausbildet, den Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle auch stets kontaktiert.
Weiterhin ist der erste metallische Werkstoff in der Art angeordnet, dass dieser beispielsweise in einem nicht den Verformungsbereich ausbildenden Bereich elektrisch leitend und bevorzugt stoffschlüssig, wie beispielsweise geschweißt oder gelötet, und/oder formschlüssig mit dem zweiten metallischen Werkstoff verbunden ist. Ferner ist der erste metallische Werkstoff in dem Verformungsbereich elektrisch leitend mit dem dritten metallischen Werkstoff verbunden. Bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur führt die dadurch bedingte Erwärmung des ersten metallischen Werkstoffes dazu, dass dieser sich in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffes hin verformt, wodurch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten metallischen Werkstoff und dem dritten metallischen Werkstoff getrennt wird, sodass insgesamt die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten metallischen Werkstoff und dem zweiten metallischen Werkstoff getrennt wird, wodurch auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle und dem Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle getrennt wird.
Bevorzugt sind der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in dem Verformungsbereich des Zellverbindungselements angeordnet.
Dadurch kann auf einfache Weise eine zulässige Ausbildung des Zellverbindungselements zur Verfügung gestellt werden
An dieser Stelle sei noch einmal ganz allgemein bemerkt, dass unter einem Verformungsbereich derjenige Bereich des gesamten Zellverbindungselements verstanden sein soll, innerhalb dessen der erste metallische Werkstoff beispielsweise die mechanische Verformung erfährt und sich relativ zu dem zweiten metallischen Werkstoff bewegt. Zudem umfasst der Verformungsbereich auch diejenigen Bereiche des zweiten metallischen Werkstoffes und auch eventuell des dritten metallischen Werkstoffes, welche unmittelbar benachbart zu dem sich verformenden Bereich des ersten metallischen Werkstoffes angeordnet sind.
Eine solche Verformung ist durch die Überschreitung einer definierten Temperatur bedingt, welche bspw. auch aufgrund des elektrischen Widerstands entstehen kann, wobei ein erhöhter Stromfluss zu einer Erwärmung des ersten metallischen Werkstoffes führt.
Weiterhin sei an dieser Stelle noch bemerkt, dass der Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle beispielsweise ein positiver Spannungsabgriff sein kann und der Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle beispielsweise ein negativer Spannungsabgriff sein kann, sodass eine serielle Verschaltung ausgebildet ist. Weiterhin kann der Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle ein negativer Spannungsabgriff sein und kann der Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle ein positiver Spannungsabgriff sein, sodass eine serielle Verschaltung ausgebildet ist.
Weiterhin können der Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle und der Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle beide jeweils als positive Spannungsabgriffe ausgebildet sein oder beide jeweils als negative Spannungsabgriffe ausgebildet sein, sodass jeweils eine parallele Verschaltung ausgebildet ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Parallelverbindungselement zur elektrischen Verschaltung einer Mehrzahl an Batteriezellen.
Das Parallelverbindungselement umfasst dabei eine Mehrzahl an ersten Kontaktbereichen, welche jeweils zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung jeweils eines Spannungsabgriffes einer Batteriezelle einer ersten Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet sind.
Bevorzugt sind dabei die Spannungsabgriffe der Batteriezellen der ersten Mehrzahl an Batteriezellen jeweils allesamt als positive Spannungsabgriffe ausgebildet oder allesamt als negative Spannungsabgriffe ausgebildet.
Weiterhin umfasst das Parallelverbindungselement eine Mehrzahl an zweiten Kontaktbereichen, welche jeweils zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung jeweils eines Spannungsabgriffes einer Batteriezelle einer zweiten Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet sind.
Bevorzugt sind dabei die Spannungsabgriffe der Batteriezellen der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen jeweils allesamt als positive Spannungsabgriffe ausgebildet oder allesamt als negative Spannungsabgriffe ausgebildet. Insbesondere sind dabei die Spannungsabgriffe der ersten Mehrzahl an Batteriezellen allesamt als positive Spannungsabgriffe ausgebildet und sind dabei die Spannungsabgriffe der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen allesamt als negative Spannungsabgriffe ausgebildet. Insbesondere sind dabei die Spannungsabgriffe der ersten Mehrzahl an Batteriezellen allesamt als negative Spannungsabgriffe ausgebildet und sind dabei die Spannungsabgriffe der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen allesamt als positive Spannungsabgriff ausgebildet.
Dabei sind die ersten Kontaktbereiche jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden und sind die zweiten Kontaktbereiche jeweils auch elektrisch leitend miteinander verbunden. Dadurch ist es bevorzugt möglich, dass die Batteriezellen der ersten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch parallel miteinander verschaltet sind und dass die Batteriezellen der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch parallel miteinander verschaltet sind.
Weiterhin ist das Parallelverbindungselement aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen und voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen ausgebildet.
Dabei ist die Verbindung in der Art ausgebildet, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur ein erster metallischer Werkstoff der metallischen Werkstoffe innerhalb eines Verformungsbereiches eine derartige mechanische Verformung erfährt, sodass sich der erste metallische Werkstoff in dem Verformungsbereich relativ zu dem zweiten metallischen Werkstoff bewegt.
An dieser Stelle sei hierzu bemerkt, dass das Parallelverbindungselement auch aus einer Mehrzahl an erfindungsgemäßen und oben beschriebenen Zellverbindungselementen aufgebaut sein kann, wobei die einzelnen Zellverbindungselemente weiterhin untereinander elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Ein erfindungsgemäßes Parallelverbindungselement bietet den besonderen Vorteil, dass sowohl eine parallele als auch eine serielle Verschaltung der Batteriezellen getrennt werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Batteriemodul mit einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle sowie einem Zellverbindungselement, welches eben beschrieben wurde.
Dabei ist der erste Kontaktbereich des Zellverbindungselements elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle verbunden und ist der zweite Kontaktbereich des Zellverbindungselements elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle verbunden.
Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bei Überschreiten einer definierten Temperatur, beispielsweise aufgrund eines überhöhten Stromflusses, eine zuverlässige reversibel ausgebildete mechanische Trennung der elektrisch leitenden Verbindung ausgebildet werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Batteriemodul mit einem eben beschriebenen erfindungsgemäßen Parallelverbindungselement sowie einer Mehrzahl an ersten Batteriezellen und einer Mehrzahl an zweiten Batteriezellen.
Dabei sind die ersten Kontaktbereiche des Parallelverbindungselements jeweils elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff der Mehrzahl an ersten Batteriezellen verbunden und sind die zweiten Kontaktbereiche des Parallelverbindungselements jeweils elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff der Mehrzahl an zweiten Batteriezellen verbunden.
Bevorzugt ist dabei der Spannungsabgriff der ersten Batteriezelle ein positiver Spannungsabgriff oder negativer Spannungsabgriff und der Spannungsabgriff der zweiten Batteriezelle ein positiver Spannungsabgriff oder ein negativer Spannungsabgriff.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Spannungsabgriffe der Mehrzahl an ersten Batteriezellen jeweils positive Spannungsabgriff sind und wenn die Spannungsabgriffe der Mehrzahl an zweiten Batteriezellen jeweils negative Spannungsabgriff sind. Dadurch können die erste Mehrzahl an Batteriezellen und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen jeweils untereinander parallel miteinander verschaltet sein.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Spannungsabgriffe der Mehrzahl an ersten Batteriezellen jeweils positive oder negative Spannungsabgriffe sind und wenn die Spannungsabgriffe der Mehrzahl an zweiten Batteriezellen jeweils positive Spannungsabgriffe sind. Dadurch können die erste Mehrzahl an Batteriezellen und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen jeweils untereinander parallel miteinander verschaltet sein.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer Schnittansicht und
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer Schnittansicht.

Die 1 zeigt in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
Das Batteriemodul 1 weist dabei ein Zellverbindungselement 2 auf, welches zu einer elektrisch leitenden Verschaltung von zwei Batteriezellen 3 ausgebildet ist. Insbesondere weist das Batteriemodul 1 eine erste Batteriezelle 31 und eine zweite Batteriezelle 32 auf, welche mittels des Zellverbindungselements 2 elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können.
Dazu weist das Zellverbindungselement 2 einen ersten Kontaktbereich 41 und einen zweiten Kontaktbereich 42 auf. Der erste Kontaktbereich 41 ist dabei ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs 51 der ersten Batteriezelle 31. Der zweite Kontaktbereich 42 ist dabei ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs 52 der zweiten Batteriezelle 32.
Weiterhin ist das Zellverbindungselement 2 aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen, voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen 6 ausgebildet. Insbesondere ist das Zellverbindungselement 2 gemäß 1 dabei aus einem ersten metallischen Werkstoff 61 und einem zweiten metallischen Werkstoff 62 ausgebildet. Beispielsweise können die zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe 6 jeweils ausgewählt sein aus Aluminium, Kupfer, Zink oder Stahl.
Dabei sind die zumindest zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe 6 und insbesondere der erste metallische Werkstoff 61 und der zweite metallische Werkstoff 62 in der Art miteinander verbunden, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur der erste metallische Werkstoff 61 eine mechanische Verformung erfährt.
Diese mechanische Verformung erfährt der erste metallische Werkstoff 61 dabei innerhalb eines Verformungsbereiches 7.
Zu einer Verdeutlichung ist der Verformungsbereich 7 in der 1 gestrichelt liniert eingezogen.
Durch die mechanische Verformung bewegt sich der erste metallische Werkstoff 61 in dem Verformungsbereich 7 relativ zu den zweiten metallischen Werkstoff 62.
Bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bewegt sich der erste metallische Werkstoff 61 in dem Verformungsbereich 7 dabei beispielsweise in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffes 62.
Bevorzugt sind dabei die zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe 6 und insbesondere der erste metallische Werkstoff 61 und der zweite metallische Werkstoff 62 an einem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 stoffschlüssig, wie insbesondere geschweißt oder gelötet, und/oder formschlüssig miteinander verbunden, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten metallischen Werkstoff 61 und dem zweiten metallischen Werkstoff 62 ausgebildet ist. Bevorzugt sind dabei der erste metallische Werkstoff 61 und der zweite metallische Werkstoff 62 den Verformungsbereich 7 umlaufend umgeben oder zumindest an den Bereichen rechts und links des Verformungsbereiches 7 in der 1 miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden.
Bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet beispielsweise der erste metallische Werkstoff 61 den ersten Kontaktbereich 41 aus und bildet der zweite metallische Werkstoff 62 den zweiten Kontaktbereich 42 aus.
Die linke Darstellung der 1 zeigt dabei einen Zustand vor einer Verformung des ersten metallischen Werkstoffes 61. Dadurch kontaktiert der zweite metallische Werkstoff 62 als zweiter Kontaktbereich 42 den Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 elektrisch leitend. Dadurch kontaktiert der erste metallische Werkstoff 61 als erster Kontaktbereich 41 den Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 elektrisch leitend.
Durch die elektrisch leitende Verbindung des ersten metallischen Werkstoffes 61 und des zweiten metallischen Werkstoffes 62 sind zudem auch der Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 und der Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Somit zeigt die linke Darstellung der 1 einen Zustand, bei welchem die erste Batteriezelle 31 und die zweite Batteriezelle 32 elektrisch leitenden verbunden sind.
Die rechte Darstellung der 1 zeigt dabei einen Zustand nach einer Verformung des ersten metallischen Werkstoffes 61. Dabei kontaktiert der zweite metallische Werkstoff 62 als zweiter Kontaktbereich 42 den Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 weiterhin elektrisch leitend. Jedoch kontaktiert der erste metallische Werkstoff 61 als erster Kontaktbereich 41 den Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 nun nicht mehr elektrisch leitend.
Insbesondere hat sich der erste metallische Werkstoff 61 in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffes 62 verformt. Der Zustand des ersten metallischen Werkstoffes 61 vor der Verformung ist dabei gestrichelt liniert eingezogen.
Die 2 zeigt in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
Die in der 2 gezeigte Ausführungsform des Batteriemoduls 1 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass ein dritter metallischer Werkstoff 63 den ersten Kontaktbereich 41 ausbildet.
Weiterhin bildet der zweite metallische Werkstoffe 62 den zweiten Kontaktbereich 42 aus. Dabei sind der zweite metallische Werkstoff 62 und der dritte metallische Werkstoff 63 nicht unmittelbar elektrisch leitend miteinander verbunden.
Der erste metallische Werkstoff 61 kann den zweiten metallischen Werkstoff 62 und den dritten metallischen Werkstoff 63 elektrisch leitend miteinander verbinden. Ein solche elektrisch leitende Verbindung des zweiten metallischen Werkstoffes 62 und des dritten metallischen Werkstoffes 63 ist in der linken Darstellung der 2 gezeigt.
Weiterhin sind auch bei der Ausführungsform gemäß 2 der erste metallische Werkstoff 61 und der zweiten metallische Werkstoff 62 an dem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 stoffschlüssig, bevorzugt geschweißt oder gelötet, und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
Dazu zeigt die 2 auch, dass das Zellverbindungselement 2 an dem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 weiterhin ein elektrische Isolation 9 umfassen kann.
Insbesondere dient die elektrische Isolation 9 dazu, den dritten metallischen Werkstoff 63 und den ersten metallischen Werkstoff 61 in dem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 elektrisch leitend zu trennen.
Insbesondere dient die elektrische Isolation 9 auch dazu, den dritten metallischen Werkstoff 63 und den zweiten metallischen Werkstoff 62 in dem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 elektrisch leitend zu trennen.
Die elektrische Isolation 9 kann auch dazu dienen den Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 sowie den Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 in dem nicht den Verformungsbereich 7 ausbildenden Bereich 8 elektrisch gegen den ersten metallischen Werkstoff 61, den zweiten metallischen Werkstoff 62 und den dritten metallischen Werkstoff 63 zu isolieren.
Selbstverständlich kann eine solche elektrische Isolation 9 auch bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel angeordnet werden.
Bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur erfährt auch bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Batteriemoduls 1 gemäß 2 der erste metallische Werkstoff 61 innerhalb des gestrichelt liniert eingezeichneten Verformungsbereich 7 eine Verformung. Die Verformung ist dabei in Art ausgebildet, dass sich der erste metallische Werkstoff 61 in dem Verformungsbereich 7 relativ zu dem zweiten metallischen Werkstoff bewegt und insbesondere sich der erste metallische Werkstoff 61 in dem Verformungsbereich 7 in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffes 62 bewegt.
Die linke Darstellung der 2 zeigt dabei einen Zustand vor einer Verformung des ersten metallischen Werkstoffes 61. Dadurch kontaktiert der zweite metallische Werkstoff 62 als zweiter Kontaktbereich 42 den Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 elektrisch leitend. Dadurch kontaktiert der dritte metallische Werkstoff 63 als erster Kontaktbereich 41 den Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 elektrisch leitend.
Durch die elektrisch leitende Verbindung des dritten metallischen Werkstoffes 63 und des zweiten metallischen Werkstoffes 62 mittels des ersten metallischen Werkstoffs 61 sind zudem auch der Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 und der Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Somit zeigt die linke Darstellung der 1 einen Zustand, bei welchem die erste Batteriezelle 31 und die zweite Batteriezelle 32 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Die rechte Darstellung der 1 zeigt dabei einen Zustand nach einer Verformung des ersten metallischen Werkstoffes 61. Dabei kontaktiert der zweite metallische Werkstoff 62 als zweiter Kontaktbereich 42 den Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 weiterhin elektrisch leitend und der dritte metallische Werkstoff 63 als erster Kontaktbereich 41 kontaktiert dabei den Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 weiterhin elektrisch leitend. Jedoch verbindet der erste metallische Werkstoff 61 den zweiten metallischen Werkstoff 62 und den dritten metallischen Werkstoff 63 nun nicht mehr elektrisch leitend.
Insbesondere hat sich der erste metallische Werkstoff 61 in Richtung des zweiten metallischen Werkstoffes 62 hin verformt. Der Zustand des ersten metallischen Werkstoffes 61 vor der Verformung ist dabei gestrichelt liniert eingezogen. Somit sind der Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 und der Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 nicht mehr elektrisch leitend miteinander verbunden.
An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 der erste Kontaktbereich 41 und der zweite Kontaktbereich 42 in dem Verformungsbereich 7 des Zellverbindungselements 2 angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der erste Kontaktbereich 41 und der zweite Kontaktbereich 42 dem Verformungsbereich 7 zugeordnet sind.
Weiterhin sei an dieser Stelle bemerkt, dass bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 das Batteriemodul 1 statt des Zellverbindungselements 2 auch ein Parallelverbindungselement 20 aufweisen kann oder, dass die gezeigten Zellverbindungselemente 2 integraler Bestandteil eines Parallelverbindungselements 20 sein können.
Dabei umfassen solche Batteriemodule 1 eine Mehrzahl an Batteriezellen 3. Das Parallelverbindungselement 20 umfasst eine Mehrzahl an ersten Kontaktbereichen 41, welche jeweils ausgebildet sind, einen Spannungsabgriff 51 einer Batteriezelle 31 einer ersten Mehrzahl der Batteriezellen 3 elektrisch leitend zu kontaktieren.
Das Parallelverbindungselement 20 umfasst eine Mehrzahl an zweiten Kontaktbereichen 42, welche jeweils ausgebildet sind, einen Spannungsabgriff 52 einer Batteriezelle 32 einer zweiten Mehrzahl der Batteriezellen 3 elektrisch leitend zu kontaktieren.
Dabei sind die ersten Kontaktbereiche 41 jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden und sind die zweiten Kontaktbereiche 42 jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass die erste Mehrzahl an Batteriezellen 3 und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen 3 jeweils parallel miteinander verschaltet werden können.
Das Parallelverbindungselement 20 ist dabei aus den im Zusammenhang mit den Zellverbindungselementen 2 beschriebenen zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen, voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen 6 ausgebildet.
Diese metallischen Werkstoffe 6 sind dabei in der Art miteinander verbunden sind, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur der erste metallische Werkstoffe 61 innerhalb des Verformungsbereiches 7 eine derartige mechanische Verformung erfährt, so dass sich der erste metallische Werkstoff 61 in dem Verformungsbereich 7 relativ zu einem zweiten metallischen Werkstoff 62 bewegt. Dabei sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Parallelverbindungselement 20 den Zellverbindungselementen 2 entsprechend ausgebildet sein kann und somit auch mit allen im Zusammenhang mit den Zellverbindungselementen 2 beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen und weiteren Ausführungsmöglichkeiten weitergebildet werden kann.
Insbesondere besteht ein Parallelverbindungselement 20 aus einer Mehrzahl an Zellverbindungselementen 2.
Weiterhin sei noch allgemein darauf hingewiesen, dass der erste Spannungsabgriff 51 der ersten Batteriezelle 31 ein positiver Spannungsabgriff oder ein negativer Spannungsabgriff sein kann und dass der zweite Spannungsabgriff 52 der zweiten Batteriezelle 32 ein positiver Spannungsabgriff oder ein negativer Spannungsabgriff sein kann.
Dadurch ist es möglich, die erste Batteriezelle 31 und die zweite Batteriezelle 32 elektrisch seriell oder parallel leitend miteinander zu verschalten.

Claims

Zellverbindungselement zur elektrisch leitenden Verschaltung von Batteriezellen (3) umfassend einen ersten Kontaktbereich (41) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffes (51) einer ersten Batteriezelle (31) und einen zweiten Kontaktbereich (42) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung eines Spannungsabgriffs (52) einer zweiten Batteriezelle (32), wobei das Zellverbindungselement (2) aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbunden, voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen (6) ausgebildet ist, welche in der Art miteinander verbunden sind, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur ein erster metallischer Werkstoff (61) innerhalb eines Verformungsbereiches (7) eine derartige mechanische Verformung erfährt, so dass sich der erste metallische Werkstoff (61) in dem Verformungsbereich (7) relativ zu einem zweiten metallischen Werkstoff (62) bewegt.
Zellverbindungselement nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe (6, 61, 62) an einem nicht den Verformungsbereich (7) ausbildenden Bereich (8) stoffschlüssig, insbesondere geschweißt oder gelötet, und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
Zellverbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffe (6) jeweils ausgewählt sind aus Aluminium, Kupfer, Zink oder Stahl.
Zellverbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellverbindungselement (2) an einem nicht den Verformungsbereich (7) ausbildenden Bereich (8) weiterhin eine elektrische Isolation (9) umfasst.
Zellverbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste metallische Werkstoff (61) den ersten Kontaktbereich (41) ausbildet und der zweite metallische Werkstoff (62) den zweiten Kontaktbereich (42) ausbildet.
Zellverbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter metallischer Werkstoff (63) den ersten Kontaktbereich (41) ausbildet und der zweite metallische Werkstoff (62) den zweiten Kontaktbereich (42) ausbildet, wobei der zweite metallische Werkstoff (62) und der dritte metallische Werkstoff (63) nicht unmittelbar elektrisch leitend miteinander verbunden sind und der erste metallische Werkstoff (61) den zweiten metallischen Werkstoff (62) und den dritten metallischen Werkstoff (63) elektrisch leitend miteinander verbindet.
Zellverbindungselement nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (41) und der zweite Kontaktbereich (42) in dem Verformungsbereich (7) des Zellverbindungselements (2) angeordnet sind.
Parallelverbindungselement zur elektrischen Verschaltung einer Mehrzahl an Batteriezellen (3) umfassend eine Mehrzahl an ersten Kontaktbereichen (41) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung jeweils eines Spannungsabgriffes (51) einer Batteriezelle (31) einer ersten Mehrzahl an Batteriezellen und eine Mehrzahl an zweiten Kontaktbereich (42) ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung jeweils eines Spannungsabgriffs (52) eine Batteriezelle (32) einer zweiten Mehrzahl an Batteriezellen, wobei die ersten Kontaktbereiche (41) jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die zweiten Kontaktbereiche (42) jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden sind das Parallelverbindungselement (20) aus zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen, voneinander verschiedenen metallischen Werkstoffen (6) ausgebildet ist, welche in der Art miteinander verbunden sind, dass bei einer Überschreitung einer definierten Temperatur ein erster metallischer Werkstoff (61) innerhalb eines Verformungsbereiches (7) eine derartige mechanische Verformung erfährt, so dass sich der erste metallische Werkstoff (61) in dem Verformungsbereich (7) relativ zu einem zweiten metallischen Werkstoff (62) bewegt.
Batteriemodul mit einer ersten Batteriezelle (31) und einer zweiten Batteriezelle (32) sowie einem Zellverbindungselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Kontaktbereich (41) des Zellverbindungselements (2) elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff (51) der ersten Batteriezelle (31) verbunden ist und der zweite Kontaktbereich (42) des Zellverbindungselements (2) elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff (52) der ersten Batteriezelle (32) verbunden ist.
Batteriemodul mit einem Parallelverbindungselement nach Anspruch 8 und mit einer Mehrzahl an ersten Batteriezellen und einer Mehrzahl an zweiten Batteriezellen, wobei die ersten Kontaktbereiche (41) des Parallelverbindungselements (20) jeweils elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsabgriff (51) der Mehrzahl an ersten Batteriezellen verbunden sind und die zweiten Kontaktbereiche (42) des Parallelverbindungselements (20) jeweils elektrisch leitend mit einem zweiten Spannungsabgriff (52) der Mehrzahl an zweiten Batteriezellen verbunden sind.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabgriff (51) der ersten Batteriezelle (31) ein positiver Spannungsabgriff oder ein negativer Spannungsabgriff ist und dass der Spannungsabgriff (52) der zweiten Batteriezelle (32) ein positiver Spannungsabgriff oder ein negativer Spannungsabgriff ist Spannungsabgriff ist.