DE102019208769A1 - Akkumulator - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkumulator (1) mit mehreren wiederaufladbaren Zellen (2), wobei die jeweilige Zelle (2) zumindest zwei elektrische Zellkontakte (5) aufweist. Eine vereinfachte Herstellung des Akkumulators ergibt sich durch einen Zellkontaktierungsrahmen (10), der einen mechanisch tragenden Träger (11) sowie zumindest zwei elektrische Leiter (9) aufweist, wobei der jeweilige elektrische Leiter (9) am Träger (11) integral angebracht ist und zumindest einen der Zellkontakte (5) elektrisch mit einer Elektronik (7) des Akkumulators (1) verbindet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkumulator mit mehreren wiederaufladbaren Zellen, welche aufeinanderfolgend angeordnet sind, sowie mit einer Elektronik zur Versorgung Überwachung der Zellen.
  • Akkumulatoren sind elektrische Energiespeicher, die als Energiequelle in verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen. Hierzu gehört insbesondere der Einsatz in Kraftfahrzeugen, in denen der Akkumulator beispielsweise als Energiequelle zum Antreiben des Kraftfahrzeugs Verwendung findet. Gattungsgemäße Akkumulatoren weisen mehrere wiederaufladbare Zellen auf, die jeweils elektrische Energie speichern und bei Bedarf einem Verbraucher zur Verfügung stehen. Die Zellen eines solchen Akkumulators sind üblicherweise in einer Stapelrichtung aufeinander angeordnet, um beispielsweise einen kompakten Aufbau des Akkumulators zu erlauben.
  • Im Betrieb des Akkumulators ist es erwünscht und/oder notwendig, die jeweilige Zelle bei Bedarf aufzuladen und die in der jeweiligen Zelle gespeicherte elektrische Energie bei Bedarf einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Hierzu sind elektrische Verbindungen zwischen elektrischen Zellkontakten der jeweiligen Zelle und einer entsprechenden Versorgungselektronik erforderlich. Dies erfordert insbesondere das Bereitstellen mehrerer elektrischer Leiter, welche jeweils zumindest einen der Zellkontakte mit der Versorgungselektronik verbinden. Das elektrische Kontaktieren der Leiter mit den Zellkontakten führt zu einer aufwändigen Herstellung des Akkumulators.
  • Aus der DE 10 2011 087 040 A1 ist es bekannt, die elektrischen Leiter zur Versorgung der Zellen in einem Kabelbaum bereitzustellen, wobei der Kabelbaum in einem vom Kabelbaum separaten Kabelbaumträger aufgenommen ist. Der Kabelbaumträger ist wiederum auf eine separate Trägerplatte aufgesetzt, wobei die Trägerplatte auf ein die Zellen umfassendes Modul aufgesetzt ist.
  • Im Betrieb derartiger Akkumulatoren ist es wichtig, den Zustand, insbesondere den Ladezustand und/oder die Temperatur und dergleichen, der jeweiligen oder zumindest eines Teils der Zellen zu kennen, um den Akkumulator und/oder die Anwendung, in der der Akkumulator zum Einsatz kommt, entsprechend betreiben zu können. Der Betrieb des Akkumulators kann somit abhängig beispielsweise von der Temperatur und/oder vom Ladezustand zumindest einer der Zelle erfolgen.
  • Auch eine derartige Überwachung erfordert entsprechende elektrische Kontaktierungen zwischen den Zellen und einer Überwachungselektronik des Akkumulators.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen zur Realisierung elektrischer Kontakte mit den Zellen des Akkumulators sind aufwändig und führen zu einer entsprechend aufwändigen Herstellung des Akkumulators und/oder erhöhten Herstellungskosten. Darüber hinaus bedarf es bei der Herstellung unterschiedlich großer Akkumulatoren eine jeweils angepasste elektrische Kontaktierung, so dass die Herstellung unterschiedlich großer Akkumulatoren entsprechend aufwändig und mit erhöhten Kosten verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für einen Akkumulator der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte und/oder kostengünstige Herstellung auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Akkumulator mit mehreren wiederaufladbaren Zellen, welche jeweils zwei elektrische Zellkontakte aufweisen, einen Zellkontaktierungsrahmen bereitzustellen, der einen mechanisch tragenden Träger sowie am Träger integral angebrachte elektrische Leiter aufweist, wobei die Leiter elektrisch mit zugehörigen Zellkontakten verbunden sind. Das integrale Anbringen der Leiter am mechanisch tragenden Träger erlaubt einerseits ein vereinfachtes Anbringen des Zellkontaktierungsrahmens an die Zellen, insbesondere an einem die Zellen umfassenden Zellenmodul, so dass die Herstellung des Akkumulators vereinfacht und/oder kostengünstig ist. Das integrale Anbringen der Leiter am mechanisch tragenden Träger erlaubt es ferner, die Leiter vor dem Anbringen an die Zellen in einer vorgegebenen Positionierung anzuordnen, insbesondere zu konfektionieren, so dass nach dem Anbringen des Zellkontaktierungsrahmens ein vereinfachtes elektrisches Kontaktieren der Leiter mit den zugehörigen Zellkontakten erfolgt. Zudem ist es somit möglich, für unterschiedliche Akkumulatoren, insbesondere für unterschiedlich dimensionierte Akkumulatoren, vereinfacht jeweils passende Zellkontaktierungsrahmen bereitzustellen, insbesondere zu konfektionieren, so dass die Herstellung unterschiedlicher Akkumulatoren insgesamt vereinfacht und kostengünstig umgesetzt werden kann.
  • Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist der Akkumulator mehrere wiederaufladbare Zellen auf, die in einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die jeweilige Zelle weist zumindest zwei elektrische Zellkontakte auf. Die Zellkontakte dienen der elektrischen Kontaktierung der zugehörigen Zelle und sind vorzugsweise außenseitig der Zelle angeordnet, stehen insbesondere von der Zelle ab. Zweckmäßig ist einer der Zellkontakte der jeweiligen Zell elektrische mit einer Anode der Zelle verbunden oder bildet die Anode, wogegen der andere Zellkontakt elektrisch mit einer Kathode der Zelle verbunden ist oder die Kathode bildet. Der Akkumulator weist zudem eine Elektronik auf, welche im Betrieb die Zellen konditioniert und/oder überwacht, das heißt die an den Zellen anliegende elektrische Spannungen ermittelt und die Zellen, insbesondere im Wege einer sogenannten Cell-Balancing, betreibt. Das Cell-Balancing erfolgt vorteilhaft derart, dass ein gleichmäßiges Abgreifen elektrischer Spannungen von den Zellen und/oder ein gleichmäßiges Laden der Zellen gegeben sind. Der Zellkontaktierungsrahmen weist den Träger auf, welcher mechanisch tragend ist. Der Zellkontaktierungsrahmen weist ferner für zumindest zwei der Zellen jeweils wenigstens einen zugehörigen elektrischen Leiter auf. Die elektrischen Leiter sind erfindungsgemäß integral am Träger angebracht. Der jeweilige Leiter ist elektrisch mit zumindest einem der Zellkontakte verbunden, wobei der jeweilige elektrische Leiter zudem den somit zugehörigen zumindest einen Zellkontakt elektrisch mit der Elektronik verbindet.
  • Der Träger ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, derart, dass der Träger als zusammenhängendes, nicht zerstörungsfrei unterteilbares Gebilde vorliegt.
  • Der Träger ist vorzugsweise eben, insbesondere als eine Platte oder ein ebener Rahmen ausgebildet.
  • Die mechanisch tragende Eigenschaft des Trägers ist derart, dass der Träger mit den daran angebrachten Bestandteilen mechanisch stabil tragend, insbesondere starr, ist und somit sowohl sich als auch die am Träger angebrachten Bestandteile ohne mechanische Verformung trägt. Dies führt zu einer vereinfachten Handhabung des Zellkontaktierungsrahmens.
  • Das integrale Anbringen der Leiter am Träger im vorliegenden Sinne heißt, dass die Leiter mit dem Träger eine Einheit bilden, in der die Leiter relativ zum Träger fixiert sind. Insbesondere ist der Träger gemeinsam mit den Leitern selbsttragend.
  • Der jeweilige Leiter überträgt im Betrieb bevorzugt ein elektrisches Signal an die Elektronik und kann daher auch als Signalleiter bezeichnet werden.
  • Demgegenüber weist der Akkumulator auch elektrische Leitungen zum elektrischen Verschalten der Zellen im Sinne einer Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung, zum elektrischen Versorgen einer Anwendung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit dem Akkumulator und zum Laden der Zellen auf, wobei die Leitungen zum Versorgen der Anwendung und zum Laden der Zellen zumindest teilweise dieselben sein könne. Diese Leitungen sind zweckmäßig auch mit den Zellkontakten elektrisch verbunden sind. Diese Leitungen werden nachfolgend auch als Versorgungsleitungen verbunden. Vorliegend sind unter Leiter, sofern nicht anders angegeben, die Signalleiter zu verstehen. Insbesondere wird mit Hilfe dieser Versorgungsleitungen eine sogenannte s-p-Verschaltung der Zellen realisiert, bei der ein Teil der Zellen parallel geschaltet und die parallel geschalteten Zellen in Reihe geschaltet sind.
  • Bevorzugt sind die Leiter derart mit den Zellkontakten verbunden, dass im Ergebnis jeder der Zellen des Akkumulators durch die Leiter mit der Elektronik verbunden ist und somit im Betrieb konditioniert und/oder überwacht wird. Dies kann prinzipiell dadurch realisiert sein, dass für jeden der Zellkontakte ein zugehöriger Leiter vorgesehen ist.
  • Vorzugsweise ist für zumindest zwei Zellkontakte, vorteilhaft für zwei Zellkontakte, unterschiedlicher, insbesondere benachbarter, Zellen, ein gemeinsamer Leiter vorgesehen. Die dem gemeinsamen Leiter zugehörigen Zellkontakte weisen vorteilhaft unterschiedliche elektrische Polaritäten auf, das heißt, dass einer der Zellkontakte eine Anode der einen Zelle und der andere Zellkontakt eine Kathode der anderen Zelle ist. Bevorzugt sind diese Zellkontakte unmittelbar und/oder durch eine Versorgungsleiter elektrisch miteinander verbunden. Dies ermöglicht, insbesondere bei einer elektrischen Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung der Zellen eine vereinfachte und kostengünstige Umsetzung der Konditionierung der Zellen.
  • Verbindet einer der Leiter zwei Zellkontakte elektrisch mit der Elektronik, erfolgt dies bevorzugt an einem Kontenpunkt in der elektrischen Verbindung der Zellkontakte miteinander, also insbesondere an einem Knoten an der diese Zellkontakte elektrisch verbindenden Versorgungsleitung, oder, sofern die Zellkontakte unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind, an einem der Zellkontakte. Somit ist der Leiter durch eine einzelne elektrische Verbindung mit beiden Zellkontakten verbunden. Dies ermöglicht ein vereinfachtes elektrisches Verbinden der Leiters mit den zugehörigen Zellkontakten und ein vereinfachtes mechanisches Anbringen des zugehörigen Leiters am Zellenmodul.
  • Prinzipiell kann der Knotenpunkt dabei in einem von den Zellkontakten separaten und an den Zellkontakten angebrachten Blech oder elektrisch leitenden Streifen angeordnet bzw. durch das Blech oder den Streifen gebildet sein. Dies führt insbesondere dann zu einer vereinfachten und kostengünstigen Herstellung des Akkumulators, wenn mit den zugehörigen Zellkontakten eine parallele Verschaltung der zugehörigen Zellen, beispielsweise in der Art einer 1 p-Verschaltung, realisiert ist.
  • Der jeweilige Leiter kann elektrisch isoliert und endseitig freiliegend sein, so dass er endseitig entsprechend elektrisch kontaktiert ist. Alternativ kann der jeweilige Leiter an sich elektrisch nicht isoliert sein. Sind die Leiter jeweils nicht isoliert, ist es bevorzugt, wenn die Leiter, welche im Betrieb unterschiedliche elektrische Signale übertragen, und/oder elektrisch unterschiedlich gepolt sind, elektrisch voneinander getrennt, insbesondere isoliert, sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Leiter unterschiedlicher Zellkontakte der jeweiligen Zelle elektrisch voneinander getrennt.
  • Die Leiter des Zellkontaktierungsrahmens sind vorteilhaft auf der den Zellen zugewandten Seite des Trägers integral am Träger angebracht. Vorstellbar ist es auch, dass zumindest einer der Leiter innerhalb des Trägers aufgenommen, insbesondere vom Träger umschlossen ist und endseitig freiliegt. Mit dieser Endseite ist der Leiter elektrisch mit dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt elektrisch verbunden. Somit kann der Zellkontaktierungsrahmen vereinfacht, insbesondere am Zellenmodul, angebracht werden. Darüber hinaus vereinfacht sich somit das elektrische Kontaktieren des jeweiligen Leiters mit dem zugehörigen Zellkontakt. Ferner kann der Träger somit bei entsprechender Ausgestaltung die Leiter auf der von den Zellen abgewandten Seite elektrisch isolieren.
  • Die jeweilige Zelle des Akkumulators kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere handelt es sich bei der jeweiligen Zelle um eine solche mit einer Hülle, in der ein aktives Material aufgenommen ist. Das elektrisch aktive Material ist über zumindest einen der Zellkontakte elektrisch kontaktierbar. Die jeweilige Zelle ist insbesondere als sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen mit den Leitern des Zellkontaktierungsrahmens eine elektrische Verbindung zwischen der entsprechenden Zelle und einer Überwachungseinrichtung der Elektronik erfolgt. Das heißt, dass die Leiter die Überwachungseinrichtung mit den entsprechenden Zellen elektrisch verbinden. Im Betrieb überwacht die Überwachungseinrichtung die mit ihr elektrisch verbundenen Zellen. Dabei werden/wird insbesondere eine Temperatur und/oder ein Ladezustand der mit der Überwachungseinrichtung elektrisch verbundenen Zellen überwacht. Abhängig hiervon kann der Akkumulator betrieben werden. Die Überwachungseinrichtung ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sie ein sogenanntes Cell-Balancing durchführt, bei der die Auslastung der jeweiligen Zelle insbesondere abhängig vom Ladezustand und/oder Temperatur der Zelle und/oder des gesamten Akkumulators verändert wird.
  • Der jeweilige Leiter kann am Träger angespritzt und/oder vom Träger umspritzt sein.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die elektrischen Leiter als ein am Träger integral angebrachtes Flachbandkabel ausgebildet sind. Dies erlaubt ein vereinfachtes integrales Anbringen der Leiter am Träger sowie eine kompakte Bauweise des Zellkontaktierungsrahmens. Das Flachbandkabel ist hierbei vorzugsweise stoffschlüssig am Träger angebracht.
  • Alternativ ist es bevorzugt, wenn die elektrischen Leiter auf dem Träger gedruckt sind. In diesem Fall bilden die Leiter und der Träger insbesondere eine sogenannte Printed Circuit Board, also eine Leiterplatte.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Alternative sind die Leiter Bestandteil einer flexiblen Leiterplatte, welche als eine auf dem Träger gedruckte Schaltung oder als eine am Träger integral angebrachte flexible Leiterplatte ausgebildet ist, die integral am Träger angebracht ist.
  • Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen der Zellkontaktierungsrahmen unterschiedlich ausgestaltete Leiter, also insbesondere Kombinationen aus Flachbandkabel, Leiterplatten und flexible Leiterplatten, aufweist.
  • Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der Zellkontakte, insbesondere zumindest eine der Zellkontakte einer als Pouch-Zelle ausgebildeten Zelle, als ein Zellableiter ausgebildet ist, der den positiven Pol oder die Masse der Zelle bildet. Dabei ist wenigstens einer der elektrischen Leiter elektrisch mit wenigstens einem der wenigstens einen Zellableiter elektrisch verbunden. Somit kann diese Zelle vereinfacht und zuverlässig mit der Überwachungseinrichtung elektrisch verbunden und überwacht werden.
  • Die elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Leiter und dem zugehörigen Zellkontakt kann durch ein unmittelbar mechanisches Anbringen des Leiters am Zellkontakt realisiert sein. Dabei kann der Leiter insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten und/oder Schweißen, am Zellkontakt angebracht sein. Zu nennen sind hierbei beispielsweise das Laserschweißen oder das Widerstandsschweißen.
  • Denkbar ist es, zwischen wenigstens einem der Leiter und dem zugehörigen zumindest einen Zellkontakt einen Aufsatz vorzusehen. Der Aufsatz ist also zwischen dem Leiter und dem wenigstens einen zugehörigen Zellkontakt angeordnet. Vorstellbar ist es auch, den Aufsatz durch den Leiter und/oder wenigstens einen der zumindest einen zugehörigen Zellkontakte auszubilden. Der Aufsatz verbindet den Leiter elektrisch mit dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt und fixiert zudem den Leiter an zumindest einen der zugehörigen Zellkontakte. Somit kann eine vereinfachte Herstellung des Akkumulators realisiert werden. Insbesondere kann das Konfektionieren des Zellkontaktierungsrahmens somit vereinfacht erfolgen.
  • Der Aufsatz kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Zu denken ist beispielsweise an die Ausbildung des Aufsatzes als eine Schweißlasche, die elektrisch leitend ist, und an der einerseits wenigstens ein Zellkontakt und andererseits der elektrische Leiter, insbesondere gemeinsam, verschweißt sind.
  • Vorstellbar ist es auch, den Aufsatz als eine Aufnahme für den Leiter, insbesondere für ein Ende des Leiters, und/oder für wenigstens einen der zumindest einen zugehörigen Zellkontakte auszubilden.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen wenigstens einer der Leiter mechanisch flexibel an wenigstens einem der zumindest einen zugehörigen Zellkontakte angebracht ist. Das mechanisch flexible Anbringen des Leiters führt insbesondere dazu, dass relative Bewegungen zwischen dem Leiter, insbesondere ein dem Zellkontakt zugehöriges Ende des Leiters, und dem Zellkontakt möglich sind, ohne dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Zellkontakt unterbrochen wird. Somit ist es insbesondere möglich, im Betrieb auftretende, thermisch bedingte Ausdehnungen und Kontraktionen der Zelle und entsprechend Verschiebungen des Zellkontakts auszugleichen, ohne dass der elektrische Kontakt zwischen dem Zellkontakt und dem Leiter unterbrochen ist. Es wird also die Betriebssicherheit erhöht und/oder ein zuverlässigerer Betrieb des Akkumulators erreicht.
  • Das mechanisch flexible Anbringen des Leiters am zugehörigen wenigstens einen Zellkontakt kann insbesondere mit Hilfe des Aufsatzes realisiert sein, der mechanisch flexibel am Leiter und/oder am zugehörigen wenigstens einen Zellkontakt angebracht ist. Zu denken ist hierbei insbesondere an das Vorsehen einer Feder, die federnd auf den Zellkontakt und/oder den Leiter und/oder den Aufsatz wirkt. Eine solche Feder kann insbesondere an einer Schweißlasche der besagten Art angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, den Leiter und/oder den Zellkontakt derart zu formen, dass diese federnd ist/sind. Insbesondere kann der Leiter spiralförmig und/oder mäanderartig geformt sein.
  • Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen im Bereich zumindest einer der Zellkontakte ein Temperatursensor angeordnet und elektrisch mit zumindest einem zugehörigen Leiter des Zellkontaktierungsrahmens verbunden ist. Somit übermittelt der am Temperatursensor elektrische kontaktierte zumindest eine Leiter, nachfolgend zur einfacheren Unterscheidung auch Sensor-Leiter genannt, die vom Temperatursensor erfassten und/oder ermittelten Signale, insbesondere die ermittelte Temperatur, als elektrisches Signal der Elektronik. Somit ist ein einfaches und kostengünstiges Integrieren der Ermittlung der Temperatur der entsprechenden Zelle möglich. Insbesondere kann der zumindest eine Temperatursensor somit im Zellkontaktierungsrahmen integriert sein und gemeinsam mit den Leitern am zugehörigen Zellkontakt angebracht und/oder damit wärmeübertragend verbunden werden. Dies führt zu einer erheblich vereinfachten Herstellung des Akkumulators.
  • Der Träger kann prinzipiell aus einem beliebigen Material hergestellt sein, sofern er mechanisch tragend ist.
  • Der Träger kann aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt sein. Somit ist insbesondere eine Herstellung des Trägers in Leichtbauweise möglich. Dabei kann der Träger, insbesondere aus Kunststoff, durch ein Schmelzformgebungsverfahren, beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren, hergestellt sein.
  • Alternativ kann der Träger aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein. Dies führt zu einer erhöhten Stabilität des Trägers und/oder zur verbesserten Wärmeleitfähigkeit des Trägers.
  • Denkbar sind auch Hybridbauweisen des Trägers, bei denen der Träger teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff, und teilweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist. Bei derartigen Varianten sind die elektrischen Leiter vorteilhaft im elektrisch isolierenden Bereich des Trägers integral am Träger angebracht.
  • Der Träger kann prinzipiell massiv ausgebildet sein.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Träger zumindest eine Aussparung aufweist. Dies führt insbesondere zu einer Gewichtsreduzierung des Trägers.
  • Bevorzugt ist die jeweilige Aussparung ist derart angeordnet, dass sie beim Anbringen der Leiter an den zumindest einen der wenigstens einen zugehörigen Zellkontakte einen Zugang zum Leiter und/oder zum Zellkontakt erlaubt.
  • Der jeweilige Leiter kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Insbesondere kann der jeweilige Leiter eine Litze, ein Draht, eine gedruckte Leitung und dergleichen sein. Somit wird die Herstellung des Akkumulators deutlich vereinfacht.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Elektronik zumindest teilweise am Träger angebracht ist. Somit wird einerseits eine kompakte Bauweise des Akkumulators erreicht. Zudem wird somit das elektrische Kontaktieren der Zellkontakte mit der Elektronik vereinfacht. Vorteilhaft sind hierbei Ausführungsformen, bei denen die Überwachungseinrichtung am Träger angebracht ist.
  • Zweckmäßig ist die Elektronik, insbesondere die Überwachungseinrichtung, auf der von den Zellen abgewandten Seite des Trägers angebracht, wohingegen die Leiter auf der den Zellen zugewandten Seite des Trägers integral am Träger angebracht sind.
  • Vorstellbar sind auch Ausführungsformen, bei denen die Elektronik, insbesondere die Überwachungseinrichtung innerhalb des Trägers angeordnet, beispielsweise vom Träger umschlossen, ist. Denkbar ist es auch, dass sowohl die Leiter als auch die die Elektronik, insbesondere die Überwachungseinrichtung, im Träger angeordnet, beispielsweise vom Träger umschlossen, sind.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen weist der Akkumulator zumindest eine Fluidleitung auf, welche dem Temperieren des Akkumulators, insbesondere der Zellen, dient. Durch die Fluidleitung strömt im Betrieb ein Fluid, welches mit zumindest einer der Zellen in wärmeaustauschendem Kontakt steht und die Zelle somit temperiert, insbesondere kühlt. Dabei führt ein Strömungspfad des Fluids durch die zumindest eine Fluidleitung.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Temperieren der Zellen durch eine Immersionstemperierung, insbesondere eine Kühlung der Zellen durch eine Immersionskühlung. Zu diesem Zweck stehen die Zellen mit dem sie temperierenden Fluid in Kontakt, sind insbesondere vom Fluids umströmt und/oder im Fluid eingetaucht.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Strömungspfad des Fluids zumindest teilweise vom Träger begrenzt ist.
  • Der Träger kann zu diesem Zweck einen Umlenker aufweisen, der das Fluid umlenkt. Der Umlenker kann vom Träger abstehen.
  • Der Träger weist bevorzugt zumindest einen Füllkörper aus, der insbesondere abstehend ausgebildet sein kann. Der jeweilige Füllkörper ist einem solchen Volumen des Akkumulators angeordnet, das leer wäre und/oder im dem keine zu temperierende Bestandteile des Akkumulators, insbesondere keine Zellen, angeordnet sind. In der Folge wird dieses Volumen zumindest teilweise mit dem Füllkörper gefüllt. Folglich kann kein Fluid oder zumindest eine verringerte Menge an Fluid in das Volumen gelangen. Dementsprechend ist eine effizientere Temperierung des Akkumulators erreicht. Zudem ist insgesamt weniger Fluid nötig, so dass der Akkumulator kostengünstiger hergestellt und/oder betrieben werden kann. Ferner führt die Verringerung des benötigten Fluids zu einer Gewichtungsreduzierung des Akkumulators.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungspfad durch den Träger führen. Der Träger kann zu diesem Zweck entsprechende Ausnehmungen, beispielsweise Nuten, aufweisen. Insbesondere kann der Träger Bestandteil eines Verteilers zum Verteilen des Fluids zwischen verschiedenen Fluidleitungen oder Bestandteil eines Sammlers zum Sammeln des Fluids aus unterschiedlichen Fluidleitungen sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Träger zumindest einen Anschluss zum Anschließen eines Versorgungskanals zum Versorgen der zumindest einen Fluidleitung mit Fluid aufweisen.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist für zumindest zwei der Zellkontakte, insbesondere für zumindest zwei der Zellableiter, jeweils ein Schlitz vorgesehen, wobei die Schlitze elektrisch miteinander verbunden sind. Der jeweilige Zellkontakt ist durch den zugehörigen Schlitz geführt und durch die elektrische Verbindung der Schlitze elektrisch mit dem zumindest einen anderen der durch die Schlitze geführten Zellkontakte mit dem zumindest einen anderen Zellkontakt elektrisch verbunden. Eine elektrische Verschaltung der Zellkontakte und somit insbesondere der Zellen erfolgt also zumindest teilweise durch die elektrische Verbindung zwischen den Schlitzen.
  • Der jeweilige Schlitz kann dabei Bestandteil des Trägers oder als in einem vom Träger separaten Teil des Zellkontaktierungsrahmens angeordnet und/oder ausgebildet sein.
  • Bevorzugt ist zumindest einer der Schlitze in einem elektrisch leitenden Kontaktblech ausgebildet. Das Kontaktblech kann mehrere solche Schlitze aufweisen, durch welche jeweils ein zugehöriger Zellkontakt geführt und vorteilhaft mit einem Verbindungsabschnitt flächig anliegend umgeformt ist. Dementsprechend sind die durch die Schlitze des Kontaktblechs geführten Zellkontakte über das Kontaktblech miteinander elektrisch verschaltet. Folglich ist der diesen Zellkontakten zugehörige Knoten am Kontaktblech angeordnet, insbesondere durch das Kontaktblech gebildet.
  • Es können mehrere Kontaktbleche mit jeweils zumindest einem Schlitz vorgesehen sein, wobei die Kontaktbleche voneinander elektrisch isoliert sind. Die Anzahl und Anordnung der Kontaktbleche und Schlitze richtet sich dabei nach der gewünschten Verschaltung der Zellen.
  • Bevorzugt werden die Zellkontakte, insbesondere die Verbindungsabschnitte, elektrisch mit dem mechanisch am zugehörigen Kontaktblech angebracht und elektrisch mit dem Kontaktblech kontaktiert. Dies erfolgt vorteilhaft durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine mit einem Laser hergestellte Laser-Schweißverbindung. Beim Verschweißen wirkt das Kontaktblech als ein Gegenlager, das mit einem Matrizenwerkzeug zusammenwirkt, so dass auf ein separates Werkzeug als Gegenlager verzichtet wird. Dies führt zu einer Vereinfachung der Herstellung und Reduzierung der Herstellungskosten des Akkumulators.
  • Der jeweilige Leiter kann, insbesondere über den zugehörigen Aufsatz, am Kontaktblech und/oder an zumindest einem zugehörigen der Verbindungsabschnitte, vorzugsweise durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Laserschweißverbindung, angebracht und damit elektrisch kontaktiert sein.
  • Vorstellbar ist es, im Zellkontaktierungsrahmen auch zumindest einen Versorgungsleitung vorzusehen, die dem Massen- oder Potentialausgleich von elektrisch inaktiven Teilen des Akkumulators dient und mit diesen elektrisch kontaktiert sind. Zu derartigen elektrisch inaktiven Teilen gehören beispielsweise Kühlplatten, metallische Verspannplatten und dergleichen. Bei einem Einsatz des Akkumulators in einem Fahrzeug erfolgt dabei vorteilhaft eine elektrische Verbindung mit der elektrischen Masse des Fahrzeugs.
  • Ist der Akkumulator mit einem elektrisch isolierenden Gehäuse versehen, in dem die inaktiven Teile angeordnet sind, kann der Potentialausgleich der Teile über zumindest eine Versorgungsleitung im Zellkontaktierungsrahmen mit einem Massekontakt der Elektronik erfolgen, insbesondere durch Schraubkontakte, Schweißpunkte, Federstiftkontakte usw.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Figurenliste
    • 1 eine Explosionsdarstellung eines Akkumulators in isometrischer Ansicht,
    • 2 eine Frontalansicht und einen Schnitt durch den Akkumulator im Bereich eines Zellkontaktierungsrahmens,
    • 3 die Ansichten aus 2 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 4 die Ansicht aus 2 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 5 eine Teilansicht im Bereich des Zellkontaktierungsrahmens und eines zugehörigen Zellkontakts bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen,
    • 6 die Ansicht aus 2 bei weiteren Ausführungsbeispielen,
    • 7 die Ansicht aus 6 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 8 die Ansicht aus 7 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 9 die Ansicht aus 7 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 10 die Ansicht aus 9 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 11 die Ansicht aus 10 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 12 die Ansicht auf 11 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 13 eine isometrische Ansicht des Zellkontaktierungsrahmens bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 14 Schnitte durch den Zellkontaktierungsrahmen bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen,
    • 15 die Ansicht aus 7 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 16 einen Schnitt durch einen Akkumulator gemäß 15,
    • 17-19 die Ansicht aus 16 bei jeweils unterschiedlichem Ausführungsbeispiel,
    • 20 die Ansicht aus 8 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel und teilweise transparent,
    • 21 eine isometrische Ansicht des Akkumulators bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 22, 23 isometrische Ansichten des Akkumulators bei weiteren Ausführungsbeispielen, jeweils mit einer schematischen Schnittdarstellung durch den Akkumulator,
    • 24 eine isometrische Ansicht des Zellkontaktierungsrahmens bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 25 eine Frontansicht auf den Zellkontaktierungsrahmen bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 26 eine isometrische Ansicht des Zellkontaktierungsrahmens aus 25,
    • 27 die Ansicht aus 25 mit einem Strömungspfad,
    • 28 die Ansicht aus 25 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 29 eine isometrische Ansicht des Zellkontaktierungsrahmens aus 28,
    • 30 eine Frontalansicht des Zellkontaktierungsrahmens bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 31 eine Draufsicht des Zellkontaktierungsrahmens aus 30,
    • 32 einen Schnitt durch den Zellkontaktierungsrahmen der 30 und 31,
    • 33 die Ansicht aus 30 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 34 eine Draufsicht des Zellkontaktierungsrahmens aus 33,
    • 35 eine Explosionsdarstellung des Zellkontaktierungsrahmens bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 36 einen Schnitt durch den Akkumulator mit dem Zellkontaktierungsrahmen aus 35,
    • 37 eine vereinfachte Prinzipdarstellung des Akkumulators bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 38 - 40 jeweils eine Frontalansicht auf den Zellkontaktierungsrahmen bei jeweils unterschiedlichem Ausführungsbeispiel,
    • 41 einen Schnitt durch einen Teil des Zellkontaktierungsrahmens aus 40,
    • 42 eine Explosionsdarstellung des Akkumulator mit dem Zellkontaktierungsrahmen bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 43 eine schaltplanartige Darstellung des Akkumulators.
  • Ein Akkumulator 1, wie er in 1 beispielhaft und in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist, weist mehrere wiederaufladbare Zellen 2 (siehe 36) auf, welche in 1 nicht sichtbar sind. Die Zellen 2 können jeweils eine Pouch-Zelle 56 sein. Die Zellen 2 sind in einem Zellenmodul 3 zusammengefasst, in welchem die Zellen 2 in einer Stapelrichtung 4 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die jeweilige Zelle 2 weist zwei elektrische Kontakte 5 auf, wobei in 1 pro Zelle 2 ein elektrischer Kontakt 5 zu sehen ist. Hierbei kann es sich bei dem elektrischen Kontakt 5 um einen Zellableiter 6 oder kurz Ableiter 6 genannt, der Zelle 2 handeln, welcher den positiven Pol oder die Masse der Zelle 2 bildet bzw. für eine entsprechende elektrische Verbindung vorgesehen ist. Die elektrischen Kontakte 5 sind also jeweils anodenseitig oder kathodenseitig elektrische mit der zugehörigen Zelle 2 verbunden oder bilden eine Anode 63 bzw. eine Kathode 64 (siehe 43) der zugehörigen Zelle 2. Die elektrischen Kontakte 5 sind stirnseitig des Zellenmoduls 3 angeordnet. Der Akkumulator 1 weist ferner eine Elektronik 7 auf, welche eine Überwachungseinrichtung 8 aufweist, mit der zumindest zwei der Zellen 2 konditioniert und/oder überwacht werden. Insbesondere wird mit der Überwachungseinrichtung 8 ein Ladezustand der mit der Überwachungseinrichtung 8 elektrisch verbundenen Zellen 2 überwacht und mit Hilfe der Überwachungseinrichtung 8 ein sogenanntes Cell-Balancing betrieben. Die elektrische Verbindung zwischen den Zellen 2 und der Überwachungseinrichtung 8 erfolgt mit Hilfe von elektrischen Leitern 9 (siehe beispielsweise 2 bis 4), die Bestandteil eines Zellkontaktierungsrahmens 10 sind. Beim in 1 gezeigten Beispiel weist der Akkumulator 1 zwei derartige Zellkontaktierungsrahmen 10 auf, die an voneinander abgewandten Stirnseiten des Zellenmoduls 3 angebracht sind.
  • Der Zellkontaktierungsrahmen 10 weist einen den Zellkontaktierungsrahmen 10 mechanisch tragenden Träger 11 auf, an dem die elektrischen Leiter 9 integral angebracht sind.
  • In den 2 bis 4 sind unterschiedliche Varianten der elektrischen Leiter 9 sowie des integralen Anbringens der Leiter 9 am Träger 11 gezeigt. Die 2 bis 4 zeigen hierbei jeweils links eine Frontalansicht auf die dem Zellenmodul 3 bzw. der elektrischen Kontakte 5 zugewandte Seite des Trägers 11 und rechts einen entsprechenden Schnitt durch den Zellkontaktierungsrahmen 10.
  • In 2 sind zwei Varianten der Leiter 9 dargestellt, wobei die erste Variante in der Darstellung der 2 oben und die zweite Variante in der Darstellung der 2 unten zu sehen ist. Bei der ersten Variante ist der jeweilige Leiter 9 als eine blanke Litze 12 integral am Träger 11 angebracht, beispielsweise stoffschlüssig am Träger 11 fixiert. Bei der zweiten Variante ist der jeweilige Leiter 9 ebenfalls eine Litze 12 und zusätzlich von einem elektrisch isolierenden Mantel 13 umschlossen, wobei die Litze 12 endseitig freiliegt.
  • In 3 sind ebenfalls zwei Varianten der Leiter 9 dargestellt. Bei der ersten, in der Darstellung der 3 oben gezeigten Variante sind die Leiter 9 Bestandteil eines Flachbandkabels 15. Bei der zweiten, in der Darstellung der 3 unten gezeigten Variante sind die Leiter 9 Bestandteil einer flexiblen Leiterplatte 16, wobei das Flachbandkabel 15 bzw. die flexible Leiterplatte 16 integral am Träger 11 angebracht, insbesondere stoffschlüssig am Träger 11 fixiert, sind. Das Flachbandkabel 15 oder die flexible Leiterplatte 16 können jeweils am Träger 11 eingespritzt sein.
  • Beim in 4 gezeigten Beispiel sind die elektrischen Leiter 9 als Leiterbahnen 17 Bestandteile einer gedruckten Leiterplatte 18, also einer Printed Circuit Board 18. Die gedruckte Leiterplatte 18 kann hierbei den Träger 11 umfassen, so dass der Träger 11 Bestandteil der gedruckten Leiterplatte 18 ist oder umgekehrt.
  • Bei den in den 2 bis 4 gezeigten Beispielen weisen aufeinanderfolgende Leiter 9 abnehmende Längen auf. Somit ist der jeweilige Leiter 9 auf einfache Weise und eindeutig dem zugehörigen Zellkontakt 5 zugewiesen, der Zellkontaktierungsrahmen 10 also einfach und zuverlässig vorkonfektioniert.
  • Der jeweilige Leiter 9 ist, wie erläutert, mit zumindest einem zugehörigen der elektrischen Kontakte 5 elektrisch verbunden. Die Leiter 9 sind ferner, wie in 1 angedeutet, über eine Schnittstelle 14 der Elektronik 7, insbesondere der Überwachungseinrichtung 8, elektrisch mit dieser verbunden. Über den jeweiligen Zellkontakt 5, insbesondere den jeweiligen Zellableiter 6, kann dabei ein Ladezustand der zugehörigen Zelle 2 überwacht werden.
  • Der jeweilige Leiter 9 überträgt dabei im Betrieb ein elektrisches Signal von dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 an die Elektronik 7, insbesondere Überwachungseinrichtung 8, und ist daher ein Signalleiter 9.
  • Entsprechend 43, die eine beispielhafte schaltpanartige Darstellung des Akkumulators 1 zeigt, weist der Akkumulator 1 neben den Signalleitern 9 auch elektrische Leitungen 62 zum Verschalten der Zellen 2, zum Versorgen einer nicht gezeigten Anwendung, insbesondere eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs, und zum Laden der Zellen 2 auf. Diese Leitungen 62 werden nachfolgend als Versorgungsleitungen 62 bezeichnet und sind gegenüber den Signalleitern 9 in 43 anders dargestellt. 43 zeigt dabei rein beispielhaft eine Mischung einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung der Zellen 2 in der Art einer s-p-Verschaltung, wobei jeweils zwei der Zellen 2 mit Versorgungsleistungen 62 parallel geschaltet und die somit parallel geschalteten Zellenpaare mit Versorgungsleitungen 62 in Reihe geschaltet sind. Das Zellenmodul 3, insbesondere der Akkumulator 1, weist also insgesamt 24 Zellen auf, die in der Art einer 12s-2p-Verschaltung miteinander verschaltet sind. Somit ergibt sich Die in der Reihenschaltung letzten Zellen 2 sind zudem jeweils über eine Versorgungsleitung 62 mit einer nicht gezeigten elektrischen Verbindung verbunden, um von den Zellen 2 eine elektrische Spannung abzugreifen und somit die Anwendung elektrisch zu versorgen und um die Zellen 2 wieder aufzuladen. Vorliegend sind dabei unter Leiter 9 die Signalleiter 9 zu verstehen.
  • Wie 43 entnommen werden kann, ist es bevorzugt, wenn der jeweilige Leiter 9 zumindest zwei Zellkontakten 5, im gezeigten Beispiel genau zwei Zellkontakten 5, unterschiedlicher Zellen 5 zugeordnet ist. Der Leiter 9 ist in diesem Fall über einen Knoten 65 in der elektrischen Verbindung dieser Zellkontakte 5 mit diesen Zellkontakten 5 elektrisch verbunden. Im Ergebnis ist jeder der Zellen 2 des Akkumulators 1 durch wenigstens einen Knoten 65 und einen Leiter 9 mit der Elektronik 7, insbesondere mit der Überwachungseinrichtung 8, verbunden wird im Betrieb konditioniert und/oder überwacht. Der jeweilige Knoten 65 ist, wie in 43 dargestellt, an einer die zugehörigen Zellkontakte 5 elektrisch verbindenden Versorgungsleitung 62 angeordnet.
  • Beim in 1 gezeigten Beispiel sind die Zellkontakte 5, insbesondere die Zellableiter 6, jeweils mit einem Verbindungsabschnitt 19 umgebogen, wobei die Verbindungsabschnitte 19 von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zellen 2 einander zugewandt umgebogen sind und somit ein Paar 20 von Verbindungsabschnitten 19 bilden. Dem jeweiligen Paar 20 ist ein solcher Leiter 9 zugeordnet, so dass der jeweilige Leiter 9 mit einem Paar 20 und somit zwei Verbindungsabschnitten 19 von zwei elektrischen Kontakten 5 zweier unterschiedlicher Zellen 2 elektrisch kontaktiert ist. Diese elektrischen Kontakte 5 können je nach Verschaltung der Zellen 2 miteinander gleicher Polarität oder unterschiedlicher Polarität sein. Sind die zugehörigen Verbindungsabschnitte 19 und somit die zugehörigen Zellkontakte 5 unmittelbar miteinander elektrisch verbunden, liegen die Verbindungsabschnitte 19 und somit die Zellkontakte 5 unmittelbar aneinander an, so entfällt vorteilhaft die zugehörige Versorgungsleitung 62. In diesem Fall ist der Knoten 65 bevorzugt an dem Paar 20 und somit unmittelbar an zumindest einem der Verbindungsabschnitte 19 angeordnet. Im gezeigten Beispiel weist das Zellenmodul 3 an der sichtbaren Stirnseite zwölf solche Zellkontakte 5 und somit sechs solche Paare 20 auf. Dementsprechend weisen die in den Figuren gezeigten Zellkontaktierungsrahmen 10 jeweils sechs Leiter 9 auf, wobei der jeweilige Leiter 9, wie erläutert, einem der Paare 20 zugeordnet ist, mit den Verbindungsabschnitten 19 des Paares 20 also jeweils elektrisch verbunden ist.
  • In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorstellbar, alle Zellkontakte 5 der Zellen 2 des Akkumulators 1 an derselben Stirnseite des Zellenmoduls 3 anzuordnen. In diesem Fall sind bevorzugt alle zugehörigen Leiter 9 für die Zellkontakte 5 an einem gemeinsamen solchen Zellkontaktierungsrahmen 10 vorgesehen sind.
  • Die elektrische Verbindung des jeweiligen Leiters 9 mit dem jeweils zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere mit dem zugehörigen Knoten 65 und/oder dem zugehörigen Verbindungsabschnitt 19, kann auf beliebige Weise erfolgen.
  • 5 zeigt mit „a)“, „b)“ sowie „c)“ bezeichnet drei unterschiedliche Varianten der elektrischen Verbindung eines Leiters 9 mit dem zugehörigen zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere dem Knoten 65 und/oder dem Paar 20. Bei der jeweiligen Variante ist dabei links eine Frontalansicht und rechts ein Seitenansicht im Bereich des zumindest einen Zellkontakts 5, insbesondere des Knotens 65 und/oder des Verbindungsabschnitts 19, zu sehen. Bei der Variante „a)“ und der Variante „b)“ kommt zum elektrischen Verbinden des Leiters 9 mit dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere mit dem zugehörigen Knoten 65 und/oder dem zugehörigen Paar 20, ein Aufsatz 21 zum Einsatz, der auf dem Zellkontakt 5, insbesondere dem Knoten 65 und/oder dem Verbindungsabschnitt 19, flächig aufliegt. Der Aufsatz 21 in diesen Beispielen ist als eine Lasche 22 ausgebildet, mit der die Leitung 9 und der zumindest einen zugehörige Zellkontakt 5, insbesondere über den Knoten 65 und/oder dem Paar 20, verbunden sind. Die Variante „b)“ unterscheidet sich von der Variante „a)“, wie dem Schnitt dieser Varianten entnommen werden kann, dadurch, dass der Aufsatz 21 eine Klammer 23 aufweist, welche den zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere Zellableiter 6, beispielsweise im Bereich des Knotens 65 und/oder des Paars 20, hintergreift und somit bereits vor dem Verschweißen relativ zur Leitung 9 und relativ zum zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere zum zugehörigen Knoten 65 und/oder zum zugehörigen Paar 20, positioniert. Bei den Varianten „a)“ und „b)“ kann der Aufsatz 21 bzw. die Lasche 22 mit dem Leiter 9 und dem zumindest einen Zellkontakt 5, insbesondere dem Knoten 65 und/oder dem Paar 20 gefügt, beispielsweise verschweißt oder verlötet, sein. Es erfolgt also eine elektrische und mechanische Verbindung des Leiters 9 mit dem zumindest einen Zellkontakt 5, insbesondere dem zugehörigen Paar 20, und/oder dem zugehörigen Knoten 65.
  • Bei der Variante „c)“ in 5 weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 eine solche gedruckte Leiterplatte 18 auf. Bei dieser Variante kann der jeweilige Leiter 9 am zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere am Kontenpunkt 65 und/oder am Paar 20, mittels eines Fügeverfahrens derart angebracht sein, dass der Leiter 9 elektrisch und mechanisch mit dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere dem Kontenpunkt 65 und/oder dem Paar 20, verbunden ist. In der Seitenansicht der Variante „c)“ ist zu sehen, dass zwischen dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 und der Leiterplatte 18, insbesondere zwischen dem Leiter 9 und dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, eine Feder 24 angeordnet ist, mit welcher der Leiter 9 und der zumindest eine zugehörige Zellkontakt 5, insbesondere der Knoten 65 und/oder das Paar 20, elektrisch und mechanisch verbunden sind. Dementsprechend ist der Leiter 9 mechanisch flexibel am zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 angebracht. Mit der Feder 24 können insbesondere thermisch bedingte Verschiebungen zwischen dem Leiter 9 und dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 vereinfacht ausgeglichen werden, ohne dass die Verbindung zwischen dem Leiter 9 und dem Zellkontakt 5 unterbrochen wird.
  • In 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Zellkontaktierungsrahmens 10 gezeigt. Zu sehen sind dabei unterschiedliche Varianten, nämlich Varianten „1a)“, „1b)“, „1c)“ sowie die Varianten „2a)“, „2b)“ sowie „2c)“. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die gezeigten Aufsätze 21 jeweils in einer Ausnehmung 25 in der Art eines Durchbruchs 26 des Trägers 11 angeordnet. Die Variante „1a“ entspricht dabei der in 5 als „a)“ oder „b)“ bezeichneten Variante. Bei den in 6 als Variante „1b)“ und „1c)“ gezeigten Varianten weist der jeweils gezeigte Aufsatz 21 oder der daran unmittelbar anschließende Abschnitt des Leiters 9 eine federnde Form auf. Bei der mit „1b)“ bezeichneten Variante weist der Leiter 9 einen am Aufsatz 21 anschließenden mäanderförmigen Verlauf auf, wohingegen der Leiter 9 bei der mit „1c)“ bezeichneten Variante einen am Aufsatz 21 anschließenden, spiralförmigen Verlauf aufweist. Bei den Varianten „1a“ bis „1c“ ist also kein separater Aufsatz 21 vorgesehen und durch die endseitige geometrische Formgebung der Leiter 9 gebildet. Die mit „2a)“ bis „2c)“ gezeigten Varianten entsprechen den mit „1a)“ bis „1c)“ gezeigten Varianten mit dem Unterschied, dass in der mit „2a)“ bezeichneten Variante der Aufsatz 21 vor dem Verbinden mit dem Leiter 9 am zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 angebracht ist. Zudem sind in den Varianten „2b“ und „2c“ der mäanderförmige bzw. spiralförmige Verlauf mit Hilfe zumindest eines der Zellkontakte 5, insbesondere zumindest eines der Verbindungsabschnitte 19, realisiert. Mit dem mäanderförmigen bzw. spiralförmigen Verlauf erfolgt ebenfalls ein Ausgleich von insbesondere thermisch bedingten Verschiebungen zwischen dem Leiter 9 und dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5.
  • In 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 11 im Bereich des Zellkontaktierungsrahmens 10 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leiter 9 rein beispielhaft jeweils mit Hilfe der in 6 als Variante „2b“ bezeichneten Art am zugehörigen Zellkontakt 5 angebracht. Zudem sind die Leiter 9 Bestandteil eines Flachbandkabels 15. Das Flachbandkabel 15 ist vorzugsweise im/am Träger 11 eingespritzt. Um den jeweiligen Leiter 9 mit der Elektronik 7, insbesondere der Überwachungseinrichtung 8, über die Schnittstelle 14, nachfolgend auch Elektronikschnittstelle 14 genannt, zu verbinden, weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 eine zur zugehörigen Elektronikschnittstelle 14 komplementäre Schnittstelle 27, nachfolgend auch Rahmenschnittstelle 27 genannt, auf. Beim in 7 gezeigten Beispiel ist die Rahmenschnittstelle 27 beispielsweise ein Stecker 28, der unmittelbar in die Elektronikschnittstelle 14 steckbar ist. Dabei ist die Rahmenschnittstelle 27 endseitig des Flachbandkabels 15 am Flachbandkabel 15 angebracht.
  • 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Leiter 9 Bestandteile einer gedruckten Leiterplatte 18 sind, welche insbesondere am Träger 11 eingespritzt ist. Die Rahmenschnittstelle 27 ist in diesem Beispiel als eine Steckgeometrie 29 auf der Leiterplatte 18 implementiert, die beispielsweise beim Spritzgießen entsprechend freigelassen ist. Die elektrische Verbindung zwischen der Rahmenschnittstelle 27 und der Elektronik 7, insbesondere der Elektronikschnittstelle 14, erfolgt dabei über nicht gezeigte elektrische Leitungen zwischen der Steckgeometrie 29 und der Elektronik 7.
  • 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1. Das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Leiter 9 jeweils einzeln mit oder ohne elektrisch isolierendem Mantel 13 am Träger 11 integral angebracht, insbesondere eingespritzt, sind. Bei diesem Beispiel sind die Leiter 9 zur Ausbildung der Rahmenschnittstelle 27 ebenfalls zu einer Steckgeometrie 29 geformt, in welcher beispielsweise ein nicht gezeigter Stecker zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Leiters 9 mit der Elektronik 7 steckbar ist.
  • Bei den in den 2 bis 9 gezeigten Beispielen kann der Träger 11 aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Kunststoff, vorzugsweise durch Spritzgießen, hergestellt sein.
  • 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zumindest zwei der Aufsätze 21 in einer gemeinsamen Ausnehmung 25 des Trägers 11 angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind jeweils drei Aufsätze 21 in einer gemeinsamen Ausnehmung 25 angeordnet. Dies führt zu einer Gewichtsreduzierung des Trägers 11 und somit des Zellkontaktierungsrahmens 10 und des Akkumulators 11. Dies führt also zu einer Leichtbauweise des Trägers 11 und somit des Zellkontaktierungsrahmens 10. In dem gezeigten Beispiel weist der Träger 11 zudem weitere Ausnehmungen 25 auf, um das Gewicht des Trägers 11 weiter zu reduzieren und/oder einen verbesserten Zugang auf das Zellenmodul 3 durch den Träger 11 hindurch zu erlauben.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 ist in 11 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Träger 11 aus Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist. An dem Träger 11 ist die gedruckte Leiterplatte 18 integral, beispielsweise stoffschlüssig, angebracht. Somit erfolgt eine verbesserte mechanische Stabilität des Trägers 11. Zugleich wird die Wärmeleitfähigkeit des Trägers 11 verbessert. Auf der nicht sichtbaren, von der Leiterplatte 18 abgewandten Seite ist am Träger 11 vorzugsweise eine nicht sichtbare elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Der Träger 11 ist in diesem Beispiel also als hybrides Bauteil hergestellt.
  • 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1, bei dem der Träger 11 als hybrides Bauteil aus Kunststoff und Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Träger 11 aus Metall oder einer Metalllegierung hergestellte Metalleinlagen 30 auf und ist im Übrigen aus Kunststoff hergestellt. Dabei ist außerhalb der Metalleinlagen 30 eine gemeinsame Ausnehmung 25 für alle Aufsätze 21 ausgebildet. In diesem Beispiel werden also die Vorteile der Leichtbauweise aus Kunststoff mit den vorteilhaften mechanischen und thermisch leitenden Eigenschaften der aus Metall oder Metalllegierung hergestellten Einlagen 30 kombiniert. Bei einer solchen Ausgestaltung trägt der Träger 11 auch zur mechanischen Stabilität des gesamten Akkumulators 1, insbesondere des Zellenmoduls 3, bei.
  • Das Anbringen und Befestigen des Zellkontaktierungsrahmens 10 am Zellenmodul 3 erfolgt, wie in 13 vereinfacht angedeutet, vorzugsweise mit Hilfe von Verbindungselementen 31 des Zellkontaktierungsrahmens 10, die bevorzugt auf der dem Zellenmodul 3 zugewandten Seite des Zellkontaktierungsrahmens 10, insbesondere des Trägers 11, angeordnet sind. 13 zeigt dabei mögliche Positionen verschiedener Verbindungselemente 31 am Zellkontaktierungsrahmen 10, insbesondere am Träger 11.
  • 14 zeigt unterschiedliche Beispiele solcher Verbindungselemente 31, wobei diese mit den Buchstaben „a“ bis „g“ bezeichnet sind. Demnach kann der Zellkontaktierungsrahmen 1 mit Hilfe von Schrauben 32, formschlüssigen Clipverbindungen 33, linienartigen Verschweißungen und somit einer linienförmigen Schweißnaht 34 oder punktförmigen Schweißverbindungen und somit Schweißpunkten 35 als Verbindungselemente 31 am Zellenmodul 3 angebracht sein. Ebenso kann das jeweilige Verbindungselement 31 ein Stütz- oder Führungselement 36, ein formschlüssiges Führungselement 37 oder eine Führungsverklebung 38 sein.
  • Gemäß dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 kann der Akkumulator 1 zumindest einen Temperatursensor 39 aufweisen, mit dem im Betrieb die Temperatur zumindest einer der Zellen 2 ermittelt wird. Dabei können die Leiter 9 auch Bestandteil einer flexiblen Leiterplatte 16 sein.
  • Dabei ist in 15 rein beispielhaft das in 7 gezeigte Beispiel mit zwei Temperatursensoren 39 gezeigt. Ausgehend von den in 1 bzw. 43 gezeigten Beispielen ist dabei vorgesehen, dass der jeweilige Temperatursensor 39 am zugehörigen Knoten 65 und/oder Paar 20 angebracht ist. Ebenso ist es vorstellbar, am jeweiligen Knoten 65 und/oder Paar 20 einen zugehörigen Temperatursensor 39 anzubringen (nicht gezeigt). Bevorzugt ist es, wenn an zumindest einem auf der abgewandten Seite der Zellen 2 angeordneten Knoten 65 und/oder Paare 20 ebenfalls zumindest ein zugehöriger Temperatursensor 39 angebracht ist. Auch hier kann an jeweiligen Knoten 65 und/oder Paare 20 ein zugehöriger Temperatursensor 39 angebracht sein. Das heißt, dass am jeweiligen Knoten 65 und/oder Paar 20 ein zugehöriger Temperatursensor 39 angebracht sein kann, so dass im Ergebnis die Temperatur aller Zellen 2 ermittelt werden kann. Im Beispiel der 1 ist also der andere Zellkontaktierungsrahmen 10 entsprechend ausgestaltet. Mit den Temperatursensoren 39 wird die Temperatur des jeweils zugehörigen Knotens 65 und/oder Paars 20 gemessen oder ermittelt und daraus die Temperatur der Zellen ermittelt.
  • Für den jeweiligen Temperatursensor 39 weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 im gezeigten Beispiel jeweils zwei separate und zugehörige Leiter 9 auf, wobei diese Leiter 9 ebenfalls Signalleiter 9 sind und nachfolgend zur besseren Unterscheidung auch als Sensor-Leiter 9 bezeichnet werden. Das heißt, dass der jeweilige Temperatursensor 39 über zwei zugehörige Sensor-Leiter 9 des Zellkontaktierungsrahmens 10 mit der Elektronik 7, insbesondere mit der Überwachungseinrichtung 8, verbunden ist, derart, dass die Sensor-Leiter 9 das von dem zugehörigen Temperatursensor 9 ermittelte Signal an die Elektronik 7, insbesondere an die Überwachungseinrichtung 8, übermitteln.
  • 16 zeigt einen Schnitt durch den Akkumulator 1 im Bereich einer der Temperatursensoren 39. Demnach ist der Temperatursensor 39 im Bereich zwischen dem zugehörigen zumindest einen Zellkontakt 5, insbesondere zwischen dem Knoten 65 und/oder dem Paar 20, und dem damit elektrisch verbundenen Leiter 9 angeordnet, wobei beim in 16 gezeigten Beispiel zwischen dem Leiter 9 dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere dem Knoten 65 und/oder dem Paar 20, ein solcher Aufsatz 21 angeordnet ist. Der Temperatursensor 39 ist auf der vom zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere dem Knoten 65 und/oder dem Paar 20, abgewandten Seite des Aufsatzes 21 angeordnet und über ein thermisch leitendes Verbindungsmaterial 40, vorzugsweise stoffschlüssig, am Aufsatz 21 angebracht. Bei dem Verbindungsmaterial 40 handelt es sich um eine solches mit hohen Wärmeleitfähigkeiten, das zugleich gegenüber dem zugehörigen Leiter 9 und/oder dem Temperatursensor 39 elektrisch isolierend oder elektrisch isoliert ist. Beim Verbindungsmaterial 40 kann es sich also insbesondere um ein Metall, eine Metalllegierung oder ein metallhaltiges Material handeln, wobei dann über das Material des Trägers 10 und/oder gesonderte, nicht gezeigte Mittel, eine elektrische Isolation der besagen Art erfolgt.
  • In 17 ist die Ansicht aus 16 bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leiter 9 Bestandteile einer gedruckten Leiterplatte 18. Der Temperatursensor 39 ist dabei unmittelbar an der Leiterplatte 18 angebracht und mit zugehörigen Sensor-Leitern 9 elektrisch kontaktiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist unmittelbar zwischen dem zumindest einem zugehörigen Zellkontakt 5, insbesondere dem Paar 20,und dem Temperatursensor 39 das Verbindungsmaterial 40 angeordnet, das den Temperatursensor 39 thermisch übertragend mit dem Zellkontakt 5 verbindet. Insbesondere kann das Verbindungsmaterial 40 den Temperatursensor 39 und den zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 stoffschlüssig miteinander fügen. Der Temperatursensor 39 ist dabei auf der dem zumindest einem zugehörigen Zellkontakt 5 zugewandten Seite der gedruckten Leiterplatte 18 angeordnet.
  • 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem in 5, Variante „c)“, gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei zudem auf der vom zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 abgewandten Seite der Leiterplatte 18 der Temperatursensor 39 angeordnet ist. Das Verbindungsmaterial 40 ist hierbei zwischen dem Temperatursensor 39 und der Feder 24 angeordnet. Der Temperatursensor 39 ist über aus der Leiterplatte 18 ragende Sensor-Leiter 9 mit der Elektronik 7, insbesondere mit der Überwachungseinrichtung 8, elektrisch verbunden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 ist in 19 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor 39 im Gegensatz zum Beispiel der 18 zur gedruckten Leiterplatte 18 beabstandet. Zwischen dem Temperatursensor 39 und dem zumindest einen zugehörigen Zellkontakt 5 ist der Aufsatz 21 angeordnet, wobei zwischen dem Aufsatz 21 und dem Temperatursensor 39 wiederum das Verbindungsmaterial 40 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor 39 über aus der Leiterplatte 18 ragende Sensor-Leiter 9 mit der Elektronik 7, insbesondere mit der Überwachungseinrichtung 8, elektrisch verbunden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 im Bereich des Zellkontaktierungsrahmens 10 ist in 20 gezeigt, wobei in 20 die den Zellen 2 zugewandte Seite des Zellkontaktierungsrahmens 10 zu sehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Elektronik 7 zumindest teilweise, insbesondere die Überwachungseinrichtung 8, am Zellkontaktierungsrahmen 10 angebracht. Ausgehend von dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei die Elektronik 7, insbesondere die Überwachungseinrichtung 8, auf der gedruckten Leiterplatte 18 angeordnet. Dementsprechend erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen der Elektronik 7, insbesondere der Überwachungseinrichtung 8, über die Leiter 9 innerhalb des Zellkontaktierungsrahmens 10. Dabei weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 zwei Schnittstellen 14, 27 auf, von denen die eine die Rahmenschnittstelle 27 und die andere die Elektronikschnittstelle 14, insbesondere zum Verbinden der Elektronik 7 mit dem anderen Zellkontaktierungsrahmen 10 (vergleiche 1) sein kann, der wie in 1 gezeigt dem Zellkontaktierungsrahmen 10 gegenüberliegend angeordnet sein kann.
  • Die 21 bis 23 zeigen jeweils andere Ausführungsbeispiele des Akkumulators 1.
  • Beim in 21 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Elektronik 7, insbesondere die Überwachungseinrichtung 8, im Vergleich zu dem in 20 gezeigten Beispiel auf der von den Zellen 2 abgewandten Seite des Zellenmoduls 3 und somit auf der Außenseite des Zellkontaktierungsrahmens 10 angeordnet.
  • Beim in 22 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zellkontaktierungsrahmen 10 Bestandteil einer U-förmigen Fassung 41, wie der schematischen, verkleinert dargestellten Zeichnung entnommen werden kann, wobei das Zellenmodul 3 in der Fassung aufgenommen und von dieser eingefasst ist. Dem Zellkontaktierungsrahmen 10 mit der Elektronik 7 gegenüberliegend kann ein weiterer Zellkontaktierungsrahmen 10, insbesondere ohne Elektronik 7, angeordnet sein.
  • Das in 23 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 22 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Fassung 41 in der Art eines Rahmens geschlossen ausgebildet ist, wobei im umschlossenen Raum das Zellenmodul 3 angeordnet ist.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 ist in 24 gezeigt, wobei in 24 der Zellkontaktierungsrahmen 10 in einer isometrischen Ansicht zu sehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Leiter 9 vom Träger 11 umschlossen. Der Träger 11 weist dabei mehrere Aussparungen 25, im gezeigten Beispiel sechs Aussparungen 25, auf, wobei in der jeweiligen Aussparung 25 ein solcher Aufsatz 21, der Bestandteil des zugehörigen Leiters 9 sein kann, frei liegt.
  • Der Akkumulator 1, insbesondere die Zellen 2, wird mit Hilfe eines Fluids temperiert, insbesondere gekühlt. Das Temperieren des Akkumulators 1, insbesondere der Zellen 2, erfolgt vorteilhaft durch eine Immersionstemperierung, insbesondere eine Kühlung der Zellen 2 durch eine Immersionskühlung. Zu diesem Zweck stehen die Zellen 2 mit dem sie temperierenden Fluid in Kontakt, sind insbesondere vom Fluids umströmt und/oder im Fluid eingetaucht. Das Fluid strömt ferner durch den Akkumulator 1.Hierzu ist eine in 24 nicht gezeigte Fluidleitung 42 (vergleiche beispielsweise 25) vorgesehen ist, durch welche ein Strömungspfad 43 (vergleiche 27) des Fluids führt. Beim in 24 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Strömungspfad 43 vom Zellkontaktierungsrahmen 10, insbesondere vom Träger 11, begrenzt. Dabei weist der Träger 11 einen Umlenker 44 auf, der absteht und das Fluid im Betrieb umlenkt.
  • Die 25 bis 27 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zum in 24 gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zum Umlenker 44 eine Fluidleitung 42 innerhalb des Trägers 11 ausgebildet, insbesondere vom Träger 11 umschlossen und begrenzt. Die Fluidleitung 42 des gezeigten Beispiels ist über mehrere Auslässe 45 welche im gezeigten Beispiel ebenfalls innerhalb des Trägers 11 ausgebildet sind, fluidisch mit dem Inneren des Akkumulators 1 verbunden, so dass das Fluid über die Auslässe 45 in das Innere strömt und die Zellen 2 in der Art einer Immersionstemperierung temperiert. Die in dem Träger 11 ausgebildete Fluidleitung 42 dient somit als ein Verteiler 46. Der Strömungspfad 43 führt somit durch den Zellkontaktierungsrahmen 10, insbesondere durch den Träger 11, und ist von diesem begrenzt. Zudem umschließt der Träger 11 die Elektronik 7, insbesondere die Überwachungseinrichtung 8, und weist dementsprechend seitlich zwei Schnittstellen 14, 27 auf. Der Zellkontaktierungsrahmen 10 dieses Beispiels weist ferner einen Anschluss 47 auf, der vom Träger 11 absteht und über den die Fluidleitung 42 im Träger 11 mit Fluid versorgt wird. Dementsprechend führt der Strömungspfad 43 auch durch den Anschluss 47.
  • Der Zellkontaktierungsrahmen 10, insbesondere der Träger 11, kann entsprechend dem in den 28 und 29 gezeigten Ausführungsbeispiel randseitig mehrere Nuten 48 aufweisen, durch welche der Strömungspfad 43 führt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1, insbesondere des Zellkontaktierungsrahmens 10, ist in den 30 bis 32 gezeigt, wobei 30 eine Frontalansicht auf den Zellkontaktierungsrahmen 10, 31 eine Draufsicht auf den Zellkontaktierungsrahmen 10 und 32 einen Schnitt durch den Zellkontaktierungsrahmen 10 zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leiter 9 des Zellkontaktierungsrahmens 10 Bestandteile einer gedruckten Leiterplatte 18. Der Träger 11 weist zwei Längsstreben 61 und drei quer zu den Längsstreben 61 verlaufende Querstreben 49 auf, wobei die Querstreben 49 jeweils zwei abstehende Haken 50 aufweisen, welche die gedruckte Leiterplatte 18 am Träger 11 fixieren. Die Leiterplatte 18 überragt hierbei den Träger 11 entlang der Längsstreben 61. An der gedruckten Leiterplatte 18 ist für den jeweiligen Leiter 9 ein zugehöriger Aufsatz 21 vorgesehen, wobei der jeweilige Aufsatz 21 federnd ausgebildet und an der Leiterplatte 18 mechanisch angebracht ist.
  • Die 33 und 34 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel des in den 30 bis 32 gezeigten Akkumulators, wobei in 33 die Frontalansicht aus 30 und in 34 die Draufsicht aus 31 zu sehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind im Unterschied zum in den 30 bis 32 gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufsätze 21 jeweils als eine Spiralfeder 51 ausgebildet.
  • In den 35 und 36 ist weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 gezeigt, wobei in 35 der Zellkontaktierungsrahmen 10 in einer Explosionsdarstellung und in 36 ein Schnitt durch den Akkumulator 1 im Bereich des Zellkontaktierungsrahmens 10 zu sehen sind.
  • Der Zellkontaktierungsrahmen 10 des gezeigten Beispiels weist neben dem in den 25, bis 27 gezeigten Träger 11 mit den darin aufgenommenen Leitern 9 und der darin aufgenommenen Elektronik 7, insbesondere Überwachungseinrichtung 8, einen gitterartigen Rahmen 52 mit mehreren, voneinander getrennten Fenstern 53 auf, wobei im jeweiligen Fenster 53 ein elektrisch leitendes Kontaktblech 54 aufgenommen ist. Das jeweilige Kontaktblech 54 weist mehrere Schlitze 55 auf, wobei der jeweilige Schlitz 55 einem Zellkontakt 5, insbesondere einem Zellableiter 6, einer der Zellen 2 des Akkumulators 1 zugeordnet ist. Durch den jeweiligen Schlitz 55 ist der zugehörige Zellkontakt 5 geführt und umgeformt, derart, dass der Zellkontakt 5 mit seinem Verbindungsabschnitt 19, im gezeigten Beispiel auf der von der zugehörigen Zelle 2 abgewandten Seite des Kontaktblechs 54, flächig auf dem Kontaktblech 54 aufliegt. Dabei ist einer der durch das jeweilige Kontaktblech 54 geführten Verbindungsabschnitte 19 unmittelbar elektrisch und mechanisch mit einem zugehörigen Leiter 9 über einen Aufsatz 21 elektrisch und mechanisch verbunden. Die übrigen Zellkontakte 5, welche über die Schlitze 55 dieses Kontaktblechs 54 geführt sind, sind über das Kontaktblech 54 mit dem Aufsatz 21 und somit dem Leiter 9 elektrisch kontaktiert. Diese übrigen Zellkontakte 5 sind zudem über ihren jeweiligen Verbindungsabschnitt 19 zwischen dem Kontaktblech 54 und dem Träger 11 eingeklemmt. Mit dem Kontaktblech 54 erfolgt also neben der Kontaktierung der Zellkontakte 5 mit den zugehörigen Leitern 9 auch eine Verschaltung der Zellen 2 miteinander im Sinne einer Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung. Dementsprechend ist der jeweils zugehörige Knoten 65 am Kontaktblech 54 angeordnet. Dies erlaubt einen vereinfachten Zugriff auf den jeweiligen Knoten 65 und/oder eine vereinfachte elektrische Kontaktierung des jeweils zugehörigen Leiters 9.
  • Bei der Herstellung des Akkumulators 1 werden dabei die Zellekontakte 5 jeweils durch den zugehörigen Schlitz 55 des Kontaktblechs 54 geführt und wie vorstehend beschrieben umgeformt, so dass sie mit dem Verbindungsabschnitt 19 flächig auf dem zugehörigen Kontaktblech 24 aufliegen. Anschließend erfolgt eine elektrische Kontaktierung der Verbindungsabschnitte 19 mit dem zugehörigen Kontaktblech 54 durch Verschweißen, insbesondere durch Laserschweißen, des jeweiligen Verbindungsabschnitts 19 mit dem Kontaktblech 54, die folglich auch zum mechanischen Anbringen des jeweiligen Verbindungsabschnitts 19 am zugehörigen Kotaktblech 54 führt. Beim Verschweißen dient das jeweilige Kontaktblech 54 als Gegenlager 66, das zusätzlich zu einem komplementären, nicht gezeigten, als Matrize dienenden Werkzeug zum Verschweißen benötigt wird. In der Folge ist der Einsatz eines separaten Werkzeugs als Gegenlagers zum Herstellen des Akkumulators 1 nicht notwendig. Dementsprechend ist die Herstellung des Akkumulators 1 erheblich vereinfacht und/oder kostengünstiger. Nach dem Verschweißen der Verbindungsabschnitte 19 mit dem zugehörigen Kontaktblech 54 werden die Leiter 9, insbesondere über die Aufsätze 21, mit dem zugehörigen Kontaktblech 54 und/oder dem zumindest einem zugehörigen der Verbindungsabschnitte 19, vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, elektrisch kontaktiert und mechanisch angebracht.
  • In 37 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 stark vereinfacht dargestellt, wobei 37 eine Prinzipdarstellung des Akkumulators 1 wiedergibt. Bei diesem Beispiel sind die Schlitze 55 im Träger 11 angeordnet, insbesondere ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsabschnitte 19 von zwei in Stapelrichtung 4 aufeinanderfolgenden Zellen 2 einander zugerichtet umgeformt, derart, dass die Verbindungsabschnitte 19 aufeinander aufliegen. Somit ist es möglich, die einander überlappenden Verbindungsabschnitte 19 gemeinsam mit einem zugehörigen Leiter 9, insbesondere einem zugehörigen Aufsatz 21 (jeweils in 37 nicht dargestellt), mechanisch und elektrisch zu verbinden. Zueinander beabstandete Kontaktbleche 54 können ferner über geeignete elektrische Verbindungen 57 miteinander verbunden werden. Zudem ist es möglich, am Träger 11 Temperatursensoren 39 vorzusehen, welche über zugehörige Sensor-Leitungen 9 mit zumindest einem der sich überlappenden Zellkontakte 5 elektrisch kontaktiert sind.
  • In 38 ist anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 35 und 36 dadurch, dass die Kontaktbleche 54 jeweils unmittelbar im Träger 11 aufgenommen und innerhalb des Trägers 11 mit einem zugehörigen der Leiter 9 elektrisch kontaktiert sind. Im gezeigten Beispiel ist der jeweilige Leiter 9 beispielsweise Bestandteil eines Flachbandkabels 15 oder einer flexiblen Leiterplatte 16. Der Träger 11 weist zudem solche, den Strömungspfad 43 begrenzende Nuten 48 auf.
  • 39 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators, das sich von dem in 38 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass am Träger 11 zudem die Elektronik 7, insbesondere die Überwachungseinrichtung 8, angebracht ist. Zudem ist im Träger 11, analog zu dem Ausführungsbeispiel der 25 bis 27, eine Fluidleitung 42 ausgebildet. Ebenso ist am Träger 11 ein Anschluss 47 angebracht.
  • In den 40 und 41 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 gezeigt. Dabei zeigt 40 die Ansicht aus 39 und 41 eine Draufsicht auf den Zellkontaktierungsrahmen 10 des Akkumulators 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 zwei abstehende, im gezeigten Beispiel L-förmige, Zellenverbinder 58 auf. Im gezeigten Beispiel sind zwei solche Zellenverbinder 58 vorgesehen, die in Stapelrichtung 4 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Zellenverbinder 58 sind elektrisch leitend und jeweils elektrisch mit zumindest einem zugehörigen Zellkontakt 5 verbunden. Vorteilhaft ist der jeweilige Zellenverbinder 58 mit einem Zellkontakt 5 einer der in Stapelrichtung 4 endseitigen Zellen 4 elektrisch verbunden. Der jeweilige Zellenverbinder 58 dient dem Zweck, das zugehörige Zellenmodul 3 mit einem weiteren Zellenmodul 3 und/oder mit einer übergeordneten nicht gezeigten Steuerung zu verbinden.
  • 42 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Akkumulators 1 gezeigt in der Ansicht auf 35. Das in 42 gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom in 35 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass, wie in dem Beispiel der 40 und 41, zwei Zellenverbinder 58 vorgesehen sind. Der jeweilige Zellenverbinder 58 ist dabei an einem der in Stapelrichtung 4 endseitigen Kontaktbleche 54 angebracht und somit mit dem durch die Schlitze 55 des zugehörigen Kontakteblechs 54 geführten Zellkontakt 5 elektrisch verbunden. In diesem Beispiel weist der jeweilige Zellenverbinder 58 eine Verbindungsöffnung 59 auf. In der Verbindungsöffnung 59 kann ein in 42 in leidglich einem der Verbindungsöffnungen 59 angedeutetes Kontaktelement 60 aufgenommen sein, wobei das Kontaktelement 60 den zugehörigen Zellenverbinder 58, beispielsweise über ein nicht gezeigtes Kabel, mit einem anderen Zellenmodul 3 und/oder der übergeordneten nicht gezeigten Steuerung elektrisch verbindet. Im Vergleich zum in 35 gezeigten Beispiel weist der Zellkontaktierungsrahmen 10 des in 42 gezeigten Ausführungsbeispiels keinen Anschluss 47, jedoch Nuten 48 wie im Ausführungsbeispiel der 28 und 29 auf.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011087040 A1 [0004]

Claims (15)

1. Akkumulator (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, - mit mehreren wieder aufladbaren Zellen (2), die in einer Stapelrichtung (4) aufeinanderfolgend angeordnet sind, - wobei die jeweilige Zelle (2) zwei elektrische Zellkontakte (5) aufweist, - mit einer Elektronik (7), die im Betrieb die Zellen (2) konditioniert und/oder überwacht, - mit einem Zellkontaktierungsrahmen (19), der einen mechanisch tragenden Träger (11) sowie für zumindest zwei der wenigstens zwei Zellen (2) jeweils zumindest einen zugehörigen elektrischen Leiter (9) aufweist, - wobei die elektrischen Leiter (9) am Träger (11) integral angebracht sind, - wobei der jeweilige elektrische Leiter (9) elektrisch mit zumindest einem der Zellkontakte (5) der zugehörigen Zelle (2) verbunden ist, - wobei der jeweilige elektrische Leiter (9) den zugehörigen zumindest einen Zellkontakt (5) elektrisch mit der Elektronik (7) verbindet.
Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die elektrischen Leiter (5) als ein am Träger (11) integral angebrachtes Flachbandkabel (15) ausgebildet sind, oder - dass die elektrischen Leiter (9) auf den Träger (11) gedruckt sind, oder - dass die Leiter (9) Bestandteile einer flexiblen Leiterplatte (16) sind.
Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass die Zellen (2) jeweils als eine Pouch-Zelle (56) ausgebildet sind, - dass die jeweilig Poch-Zelle (56) zumindest einen Zellableiter (6) als Zellkontakt (5) aufweist, - dass wenigstens eine der elektrischen Leiter (9) mit dem Zellableiter (6) zumindest einer der Pouch-Zellen (56) elektrisch verbunden, insbesondere stoffschlüssig am Zellableiter (6) angebracht, ist.
Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem der Leiter (9) und dem zugehörigen zumindest einen Zellkontakt (5) ein Aufsatz (21) vorgesehen ist, der den Leiter (9) mechanisch am zugehörigen zumindest einen Zellkontakt (5) fixiert und elektrisch mit dem Zellekontakt (5) verbindet.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Leiter (9) mechanisch flexibel am wenigstens einem der zumindest einen zugehörigen Zellkontakte (5) angebracht ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest einer Zellkontakte (5) ein Temperatursensor (39) angeordnet und elektrisch mit zumindest einem zugehörigen Leiter (9) des Zellkontaktierungsrahmens (10) verbunden ist, derart, dass der zumindest eine Leiter (9) die vom Temperatursensor (39) ermittelten Werte als elektrisches Signal der Elektronik (7) übermittelt.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass der Träger (11) elektrisch isolierend, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt, ist, oder - dass der Träger (11) elektrisch leitend, insbesondere aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt ist, wobei zwischen dem Träger (11) und der jeweiligen Leitung (9) eine elektrische Isolierung vorgesehen ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (7) zumindest teilweise am Träger (11) angebracht ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass der Akkumulator (1) zumindest eine Fluidleitung (42) aufweist, durch welche ein Strömungspfad (43) eines Fluids zum Temperieren der Zellen (2) in der Art einer Immersionstemperierung führt, - dass der Träger (11) einen abstehenden Umlenker (44) aufweist, der den Strömungspfad (43) des Fluids begrenzt.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Strömungspfad (43) eines Fluids zum Temperieren der Zellen (2) in der Art einer Immersionstemperierung führt, - dass der Träger (11) zumindest einen Füllkörper aufweist, der in einem mit dem Strömungspfad (43) verbunden Volumen angeordnet ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Leiter (9) vom Träger (11) umschlossen ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass für zumindest zwei der Zellkontakte (5), insbesondere zumindest zwei der Zellableiter (6), jeweils ein Schlitz (55) in einem elektrisch leitenden Kontaktblech (54) vorgesehen ist, - dass die Zellkontakte (5) jeweils durch den zugehörigen Schlitz (55) geführt und mit dem Kontaktblech (54) elektrisch kontaktiert sind.
Akkumulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Zellkontakte (5) mit einem Verbindungsabschnitt (19) auf dem Kontaktblech flächig anliegend umgeformt ist.
Akkumulator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Zellkontakte (5) durch eine Schweißverbindung mit dem zugehörigen Kontaktblech (54) elektrisch kontaktiert und am Kontaktblech (54) mechanisch angebracht ist.
Akkumulator nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Leiter (9) elektrisch mit dem Kontaktblech (54) kontaktiert ist.
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