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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Batteriezellaufnahmeelement nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein elektrisches Verbindungselement mit einer Mehrzahl an solchen Batteriezellaufnahmeelementen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Batteriemodul.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 005 529 A1 zeigt beispielsweise eine Möglichkeit der elektrischen Verschaltung einer Mehrzahl an Batteriezellen.
Dabei dienen Kontaktfedern
6 zu einer mechanischen Aufnahme und elektrischen Kontaktierung jeweils einer Batteriezelle. Insbesondere nimmt die Kontaktfeder den negativen Spannungsabgriff der jeweiligen Batteriezelle auf.
Des Weiteren sind die Kontaktfedern
6 elektrisch leitend mit einer Parallelplatte
3 verbunden, welche dazu dient, eine Mehrzahl an Batteriezellen parallel zu verschalten. Die Kontaktfedern
6 sind dabei geschweißt mit der Parallelplatte
3 verbunden.
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An einer den Kontaktfedern 6 gegenüberliegenden Seite der Parallelplatte 3 sind stoffschlüssig, wie in diesem Fall geschweißt, jeweils weitere Batteriezellen angebunden. Insbesondere sind hierbei die positiven Spannungsabgriffe der jeweiligen, weiteren Batteriezellen angebunden.
Somit können jeweils eine erste Mehrzahl an Batteriezellen und eine zweite Mehrzahl an Batteriezellen seriell miteinander verschaltet werden, wobei die erste Mehrzahl an Batteriezellen und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen weiterhin parallel miteinander verschaltet sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Batteriezellaufnahmeelement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine einfache, elektrisch leitende Aufnahme einer Batteriezelle möglich ist.
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Dazu wird ein Batteriezellaufnahmeelement zur Verfügung gestellt.
Das Batteriezellaufnahmeelement ist dabei ausgebildet zu einer elektrisch leitenden Aufnahme einer Batteriezelle.
Das Batteriezellaufnahmeelement umfasst eine Mehrzahl an Federelementen.
Die Mehrzahl an Federelementen ist dabei ausgebildet, gemeinsam mechanisch eine aufzunehmende Batteriezelle aufzunehmen.
Weiterhin umfasst das Batteriezellaufnahmeelement einen elektrischen Kontaktbereich.
Der elektrische Kontaktbereich ist dabei ausgebildet, die aufzunehmende Batteriezelle elektrisch leitend zu kontaktieren.
Weiterhin bildet der elektrische Kontaktbereich einen elektrischen Verbindungsbereich aus.
Der elektrische Verbindungsbereich ist dabei ausgebildet zu einer stoffschlüssigen Verbindung mit einer anderen, von der aufzunehmenden Batteriezelle verschiedenen Batteriezelle.
Die Mehrzahl an Federelementen ist dabei jeweils mit dem elektrisch leitenden Kontaktbereich verbunden.
Erfindungsgemäß ist die Mehrzahl an Federelementen ausgehend von dem elektrischen Kontaktbereich zumindest in einem unmittelbar an dem elektrischen Kontaktbereich angeordneten ersten Bereich aufeinander zugewandt verlaufend ausgebildet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Insbesondere ist es mit einem erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelement möglich, mittels der Mehrzahl an Federelementen eine zuverlässige Druckbelastung der aufzunehmenden Batteriezelle für eine sichere Aufnahme zur Verfügung zu stellen. Unter einem Federelement soll an dieser Stelle ein elastisch verformbares Bauteil verstanden sein. Das Federelement ist dabei vorzugsweise in der Art angeordnet, dass das Federelement durch die Aufnahme einer Batteriezelle elastisch verformt wird und die Rückstellkraft des Federelements eine Kontaktierung der Batteriezelle durch das Federelement ausbildet, wodurch die Batteriezelle elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktbereich kontaktiert werden kann und zugleich auch mechanisch gehalten werden kann.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Batteriezellaufnahmeelement einstückig bzw. einteilig ausgeführt ist.
Dadurch kann auf zusätzliche Fertigungsschritte verzichtet werden. Insbesondere ist es möglich, das Batteriezellaufnahmeelement aus einem Stanzteil mittels eines Biegeprozesses herzustellen.
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Von Vorteil ist es auch, wenn die Mehrzahl an Federelementen in einem zweiten Bereich voneinander abgewandt verlaufend ausgebildet ist. Dabei ist der erste Bereich zwischen dem zweiten Bereich und dem elektrischen Kontaktbereich angeordnet.
Dadurch ist es möglich, die aufzunehmende Batteriezelle einfach in dem Batteriezellaufnahmeelement aufzunehmen. Insbesondere kann verhindert, dass die Batteriezelle während der Anordnung mit der Mehrzahl an Federelementen verhakt.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung erstreckt sich der elektrische Verbindungsbereich in von der Mehrzahl an Federelementen abgewandter Richtung.
Dadurch ist es möglich, die andere, von der aufzunehmenden Batteriezelle verschiedene Batteriezelle stoffschlüssig der aufzunehmenden Batteriezelle gegenüberliegend aufzunehmen. An dieser Stelle sei hierzu weiterhin angemerkt, dass der elektrische Verbindungsbereich bspw. mittels eines Stanzprozesses ausgebildet werden kann.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein elektrisches Verbindungselement, welches ausgebildet ist, eine Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend zu verbinden. Das elektrische Verbindungselement umfasst dabei eine Mehrzahl an eben beschriebenen, erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelementen.
Dabei sind die elektrischen Kontaktbereiche der einzelnen Batteriezellaufnahmeelemente elektrisch leitend miteinander verbunden. Weiterhin ist ein elektrischer Kontaktbereich eines ersten Batteriezellaufnahmeelements mechanisch mit einem elektrischen Kontaktbereich eines zweiten Batteriezellaufnahmeelements verbunden.
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Bevorzugt ist das elektrische Verbindungselement einstückig bzw. einteilig ausgeführt.
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Ein erfindungsgemäßes, elektrisches Verbindungselement kann bevorzugt als einzelnes Bauteil ausgebildet werden. Insbesondere kann das elektrische Verbindungselement als ein Stanzbiegeteil ausgeführt werden. Dabei ist es möglich, zunächst ein Stanzteil zur Verfügung zu stellen und anschließend mittels Biegung die Mehrzahl an Federelementen entsprechend anzuordnen.
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Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen sind hierbei keine zwei Bauteile, wie beispielsweise ein Parallelverbindungselement ausgebildet als Stanzteil und eine Kontaktfeder ausgebildet als Stanzbiegeteil nötig, sodass auf den Herstellungsprozess zweier Bauteile verzichtet werden kann.
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Insbesondere bietet dies auch den Vorteil, dass auf einen zusätzlichen Schweißprozess zwischen Parallelverbindungselement und Kontaktfeder verzichtet werden kann. Beispielsweise entfällt jedoch auch das aufwändige Einlegen einzelner Kontaktfedern in eine Schweißmaske zur Schweißen zwischen Parallelverbindungselement und Kontaktfeder.
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Ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungselement bietet hierzu den besonderen Vorteil, dass eine elektrisch leitende Aufnahme einer ersten Mehrzahl an Batteriezellen möglich ist, wobei jeweils eine Batteriezelle der ersten Mehrzahl an Batteriezellen durch die Mehrzahl an Federelementen eines Batteriezellaufnahmeelements aufgenommen ist und dass weiterhin eine zweite Mehrzahl an Batteriezellen stoffschlüssig, elektrisch leitend angebunden werden kann, wobei jeweils eine Batteriezelle der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen stoffschlüssig mit dem elektrischen Verbindungsbereich eines Batteriezellaufnahmeelements verbunden ist.
Durch die elektrisch leitende Verbindung der elektrischen Kontaktbereiche der einzelnen Batteriezellaufnahmeelemente ist eine parallele Verschaltung der ersten Mehrzahl an Batteriezellen und der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen möglich. Des Weiteren kann durch die elektrisch leitende Anbindung einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle jeweils an den elektrischen Kontaktbereich eine serielle Verschaltung zwischen der ersten Mehrzahl der Batteriezellen und der zweiten zu Batteriezellen ausgebildet werden.
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Dadurch ist es möglich, die Funktion der parallelen und seriellen Verschaltung von Batteriezellen mittels eines einteilig bzw. einstückig ausgebildeten Bauteils zu ermöglichen.
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Ferner betrifft die Erfindung auch ein Batteriemodul mit einem eben beschriebenen elektrischen Verbindungselement.
Dabei nimmt die Mehrzahl an Federelementen jeweils eine ersten Batteriezelle einer ersten Mehrzahl an Batteriezellen in der Art mechanisch auf, dass ein erster Spannungsabgriff der Batteriezellen der ersten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend mit dem jeweiligen elektrischen Kontaktbereich verbunden ist.
Weiterhin ist eine zweite Batteriezelle einer zweiten Mehrzahl an Batteriezellen in der Art stoffschlüssig mit dem elektrischen Verbindungsbereich verbunden, dass ein zweiter Spannungsabgriff der Batteriezellen der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend mit dem jeweiligen elektrischen Kontaktbereich verbunden ist.
Die ersten Spannungsabgriffe von den zweiten Spannungsabgriffen verschieden sind.
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Dadurch ist es zuverlässig möglich, die erste Mehrzahl an Batteriezellen und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen jeweils elektrisch leitend parallel miteinander zu verschalten. Weiterhin sind die jeweils parallel miteinander verschalteten erste Mehrzahl an Batteriezellen und die zweite Mehrzahl an Batteriezellen weiterhin elektrisch seriell miteinander verschaltet.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 in einer Draufsicht einen Zustand eines erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelements vor einem Biegevorgang,
- 2 in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäßes elektrisches Verbindungselement,
- 3 in einer Seitenansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls und
- 4 in einer perspektivischen Ansicht einen Zustand während der Herstellung eines Batteriemoduls.
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Die 1 zeigt in einer Draufsicht einen Zustand eines erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelements 1 vor einem Biegevorgang. Bei diesem Biegevorgang wird eine Mehrzahl an Federelementen 2 in der Art verformt, dass diese anschließend gemeinsam eine aufzunehmende Batteriezelle mechanisch aufnehmen können.
Der in der 1 gezeigte Zustand kann beispielsweise mittels eines Stanzprozesses hergestellt werden.
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Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein elektrisches Verbindungselement 10.
Das elektrische Verbindungselement 10 gemäß 2 umfasst eine Mehrzahl an erfindungsgemäßen Batteriezellaufnahmeelementen 1.
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Die 1 und 2 sollen im Folgenden gemeinsam beschrieben sein.
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Die Batteriezellaufnahmeelemente 1 umfassen eine Mehrzahl an Federelementen 2, welche zu einer gemeinsamen, mechanischen Aufnahme einer aufzunehmenden und in den 1 und 2 nicht zu erkennenden Batteriezelle 21 ausgebildet sind.
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Weiterhin umfassen die Batteriezellaufnahmeelemente 1 einen elektrischen Kontaktbereich 3, welcher zu einer elektrisch leitenden Kontaktierung der aufzunehmenden Batteriezelle ausgebildet ist.
Insbesondere weist der elektrische Kontaktbereich 3 einen äußeren, kreisförmig ausgebildeten Umfang auf.
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Ferner bildet der elektrische Kontaktbereich 3 einen elektrischen Verbindungsbereich 4 aus. Der elektrische Verbindungsbereich 4 ist dabei zu einer stoffschlüssigen Verbindung mit einer anderen, von der aufzunehmenden Batteriezelle 21 verschiedenen Batteriezelle 22 ausgebildet, welche in den 1 und 2 nicht zu erkennen sind.
Gemäß 2 erstreckt sich der elektrische Verbindungsbereich 4 in der Mehrzahl an Federelementen 2 abgewandter Richtung.
Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Mehrzahl an Federelementen 2 und der elektrische Verbindungsbereich 4 an gegenüberliegenden Seiten des Batteriezellaufnahmeelements 1 angeordnet sind.
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Die 1 und 2 zeigen dabei, dass die Mehrzahl an Federelementen 2 jeweils mit dem elektrischen Kontaktbereich 3 verbunden ist. Insbesondere ist Mehrzahl an Federelement 2 auf einem inneren, ebenfalls kreisförmig ausgebildeten Umfang angeordnet.
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Insbesondere aus der 2 ist zu erkennen, dass die Mehrzahl an Federelementen 2, ausgehend von dem elektrischen Kontaktbereich 3 zumindest in einem unmittelbar an dem elektrischen Kontaktbereich 3 angeordneten ersten Bereich 5 aufeinander zugewandt verlaufend ausgebildet ist.
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Insbesondere aus der 1 zu erkennen, dass das Batteriezellaufnahmeelement 1 einstückig bzw. einteilig ausgeführt ist. Dabei zeigt die 1, dass die Federelemente 2 in der Art dimensioniert sind, dass das Batteriezellaufnahmeelement 1 mittels eines einfachen Stanzprozesses ausgebildet werden kann. Beispielsweise aus dem Zustand vor dem Biegevorgang der Mehrzahl an Federelementen 2 ist zu erkennen, dass die Federelemente 2 eine derartige Länge aufweisen, dass diese sich nicht berühren und dadurch auch mittels eines Stanzprozesses hergestellt werden können.
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Weiterhin ist beispielsweise aus der 2 zu erkennen, dass die Mehrzahl an Federelementen 2 in einem zweiten Bereich 6 voneinander abgewandt verlaufend ausgebildet ist. Dabei ist der erste Bereich 5 zwischen dem zweiten Bereich 6 und dem elektrischen Kontaktbereich 3 angeordnet.
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Das elektrische Verbindungselement 10 umfasst eine Mehrzahl an Batteriezellaufnahmeelementen 1, wobei deren elektrische Kontaktbereiche 3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Insbesondere ist dabei ein elektrischer Kontaktbereich 31 eines ersten Batteriezellaufnahmeelements 11 mechanisch mit einem zweiten elektrischen Kontaktbereich 32 eines zweiten Batteriezellaufnahmeelements 12 verbunden.
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Die elektrischen Kontaktbereiche 3 sind dabei dazu ausgebildet, mit anderen elektrischen Kontaktbereichen 3 verbunden zu werden bzw. zu sein.
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Bevorzugt ist das elektrische Verbindungselement 10 gemäß 2 einteilig bzw. einstückig ausgeführt.
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Die 3 zeigt in einer Seitenansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 100 und die 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Zustand während der Herstellung des Batteriemoduls 100.
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Die 3 und 4 sollen gemeinsam beschrieben sein.
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Das Batteriemodul 100 weist ein elektrisches Verbindungselement 10 insbesondere gemäß 2 auf.
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Die Mehrzahl an Federelementen 2 nehmen dabei eine erste Batteriezelle 21 einer ersten Mehrzahl an Batteriezellen auf. Dabei ist die erste Batteriezelle 21 in der Art mechanisch aufgenommen, dass ein erster Spannungsabgriff 41 der ersten Batteriezelle 21 der ersten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend mit dem jeweiligen elektrischen Kontaktbereich 3 verbunden ist.
Weiterhin ist eine zweite Batteriezelle 22 einer zweiten Mehrzahl an Batteriezellen stoffschlüssig mit dem jeweiligen elektrischen Verbindungsbereich 4 verbunden.
Dabei ist der zweite Spannungsabgriff 42 der zweiten Batteriezelle 22 der zweiten Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend mit dem jeweiligen elektrischen Kontaktbereich 4 verbunden.
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Insbesondere aus der 3 ist nochmals zu erkennen, dass der elektrische Verbindungsbereich 4 sich in entgegengesetzter Richtung von der Mehrzahl an Federelementen 2 erstreckt.
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Die ersten Spannungsabgriff 41 der ersten Batteriezellen 21 und die zweiten Spannungsabgriffe der zweiten Batteriezellen 22 sind dabei verschieden. Insbesondere sind die ersten Spannungsabgriffen 21 allesamt positive oder negative Spannungsabgriffe und die zweiten Spannungsabgriffen 22 dementsprechend allesamt negative bzw. positive Spannungsabgriffe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015005529 A1 [0003]
