DE102021002604A1 - Electrical energy storage and method of manufacture - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1) mit zumindest zwei mittels zumindest eines elektrischen Verbindungselementes (V) elektrisch miteinander verbundenen Komponenten (K). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- das Verbindungselement (V) zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine Trennstelle zwischen einem ersten Teil (5.1) und einem zweiten Teil (5.2) des Verbindungselementes (V) eine Breite aufweist, welche wenigstens so groß wie eine Mindestluftstrecke ist,- die Trennstelle mit einem Verbindunglot (6) ausgefüllt ist oder- innerhalb der Trennstelle ein mittels Verbindungslot (6) an den Teilen (5.1, 5.2) des Verbindungselementes (V) befestigtes Verbindungsteil (7) angeordnet ist und- unterhalb der geschlossenen Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes (V) ein Bauteil (10) zum Auffangen und/oder Binden geschmolzenen Verbindungslotes (6) angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Energiespeichers (1).The invention relates to an electrical energy store (1) with at least two components (K) electrically connected to one another by means of at least one electrical connecting element (V). According to the invention it is provided that the connecting element (V) is designed in two parts, a separation point between a first part (5.1) and a second part (5.2) of the connecting element (V) having a width which is at least as large as a minimum air gap, - the separation point is filled with a connection solder (6) or - within the separation point a connecting part (7) fastened to the parts (5.1, 5.2) of the connecting element (V) by means of connection solder (6) is arranged and - below the closed separation point of the electrical Connecting element (V) a component (10) for collecting and / or binding molten connecting solder (6) is arranged. The invention also relates to a method for producing such an electrical energy store (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit zumindest zwei mittels zumindest eines elektrischen Verbindungselementes elektrisch miteinander verbundenen Komponenten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Energiespeichers.The invention relates to an electrical energy store with at least two components electrically connected to one another by means of at least one electrical connecting element. The invention also relates to a method for producing such an electrical energy store.
Aus der
Darüber hinaus offenbart die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Energiespeicher mit elektrisch miteinander verbundenen elektrischen Komponenten und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeichers anzugeben.The invention is based on the object of specifying an electrical energy store with electrical components electrically connected to one another and a method for producing such an energy store.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Energiespeicher, welcher die in Anspruch 1, und durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by an electrical energy store which has the features specified in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Ein Elektrischer Energiespeicher weist zumindest zwei mittels zumindest eines elektrischen Verbindungselementes elektrisch miteinander verbundene Komponenten, insbesondere Einzelzellen oder Zellblöcke, auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das elektrische Verbindungselement zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine Trennstelle zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil des Verbindungselementes eine Breite aufweist, welche wenigstens so groß wie eine Mindestluftstrecke ist. Dabei ist die Trennstelle mit einem Verbindungslot ausgefüllt oder innerhalb der Trennstelle ist ein mittels Verbindungslot an den Teilen des Verbindungselementes befestigtes Verbindungsteil angeordnet. Zudem ist unterhalb der geschlossenen Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes ein Bauteil zum Auffangen und/oder Binden geschmolzenen Verbindungslotes angeordnet.An electrical energy store has at least two components that are electrically connected to one another by means of at least one electrical connection element, in particular individual cells or cell blocks. According to the invention it is provided that the electrical connection element is designed in two parts, a separation point between a first part and a second part of the connection element having a width which is at least as large as a minimum air gap. In this case, the separation point is filled with a connection solder or a connection part fastened to the parts of the connection element by means of a connection solder is arranged within the separation point. In addition, a component for catching and / or binding molten connection solder is arranged below the closed separation point of the electrical connection element.
Bei einem derart ausgebildeten elektrischen Energiespeicher sind die elektrischen Komponenten, beispielsweise 2 Zellblöcke, mittels zumindest einer robusten mechanischen Verbindung der beiden Teile des elektrischen Verbindungselementes, z. B. in Form einer Stromschiene, elektrisch miteinander verbunden. Dabei werden die beiden Teile bei einer thermischen Überlastung, beispielsweise aufgrund eines thermischen Durchgehens zumindest einer der elektrischen Komponenten, beispielsweise einer Einzelzelle eines Zellblockes, durch Aufschmelzen des Verbindungslotes sicher getrennt. Da die Trennstelle die wenigstens der Mindestluftstrecke entsprechende Breite aufweist, ist nach einem Aufschmelzen des Verbindungslotes die eine Luftstrecke darstellende Trennstelle hergestellt, so dass die elektrischen Komponenten voneinander elektrisch getrennt sind. Mittels der elektrischen Trennung kann eine Fortführung eines Betriebes des elektrischen Energiespeichers weitestgehend ausgeschlossen werden, so dass Spannungsüberschläge, beispielsweise wegen schmelzender Isolierungen sowie Geometrieänderungen spannungführender Komponenten, im Wesentlichen vermieden werden können.In an electrical energy store designed in this way, the electrical components, for example 2 cell blocks, are connected by means of at least one robust mechanical connection between the two parts of the electrical connecting element, e.g. B. in the form of a busbar, electrically connected to one another. In the event of thermal overload, for example due to thermal runaway of at least one of the electrical components, for example an individual cell of a cell block, the two parts are reliably separated by melting the connecting solder. Since the separation point has the width corresponding at least to the minimum air gap, the separation point representing an air gap is produced after the connecting solder has melted, so that the electrical components are electrically separated from one another. By means of the electrical separation, continuation of the operation of the electrical energy store can be largely ruled out, so that voltage flashovers, for example due to melting insulation and changes in the geometry of voltage-carrying components, can essentially be avoided.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers mit zwei mittels einer Stromschiene elektrisch miteinander verbundenen Zellblöcken, -
2 schematisch eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Stromschiene, -
3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Stromschiene, -
4 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der ersten Ausführungsform mit schmelzendem Verbindungslot, -
5 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der zweiten Ausführungsform bei Trennung eines Stromkreises, -
6 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene mit zickzackförmiger Trennstelle, -
7 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene mit geschlossener Trennstelle und einer diese umgebenden Schutzumhüllung, -
8 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der ersten Ausführungsform mit einer unterhalb der Trennstelle angeordneten Gewebematte, -
9 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der ersten Ausführungsform mit einem Auffangbehälter, -
10 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der ersten Ausführungsform bei einem Ausfüllen der Trennstelle und -
11 schematisch eine perspektivische Ansicht der Stromschiene in der ersten Ausführungsform bei einem Ausfüllen der Trennstelle mittels Aufschmelzwerkzeuges.
-
1 schematically a sectional illustration of an electrical energy store with two cell blocks electrically connected to one another by means of a busbar, -
2 schematically a perspective view of a first embodiment of the busbar, -
3 schematically a perspective view of a second embodiment of the busbar, -
4th schematically a perspective view of the busbar in the first embodiment with melting connection solder, -
5 schematically a perspective view of the busbar in the second embodiment with separation of a circuit, -
6th schematically a perspective view of the busbar with a zigzag separation point, -
7th schematically a perspective view of the busbar with a closed separation point and a protective covering surrounding it, -
8th schematically a perspective view of the busbar in the first embodiment with a fabric mat arranged below the separation point, -
9 schematically a perspective view of the busbar in the first embodiment with a collecting container, -
10 schematically a perspective view of the busbar in the first embodiment when filling the separation point and -
11 schematically, a perspective view of the busbar in the first embodiment when the separation point is filled using a melting tool.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Der elektrische Energiespeicher
Die beiden Zellblöcke
Bei Baukonzepten mit Stromschienen
Für den Fall, dass der elektrische Energiespeicher
Weiterhin können aus einem solchen thermischen Ereignis allgemeine Funktionsstörungen in einer internen Signalübertragung/Kommunikation resultieren, d. h. z. B., dass anhand erfasster Signale einer Sensorik ausgelöste Schutzmaßnahmen nicht greifen.Furthermore, general malfunctions in internal signal transmission / communication can result from such a thermal event, i. H. z. B. that on the basis of detected signals from a sensor system triggered protective measures do not take effect.
Um z. B. Spannungsüberschläge von Stromschienen
Zur weitestgehenden Sicherstellung einer Trennung elektrischer Komponenten
In einem elektrischen Stromkreis herrschen typischerweise Temperaturen von -40°C bis 120°C, wobei in sogenannten Hot Spots auch Temperaturen von bis zu 140°C auftreten können. Es ist also erforderlich, dass die Verbindung der elektrischen Komponenten
Zur Realisierung der Trennung der elektrischen Verbindung zwischen elektrischen Komponenten
Hierzu ist die Stromschiene
Zwischen einem ersten Teil
Die Trennstelle zwischen den beiden Teilen
Das Verbindungslot
Bei einer Überhitzung, beispielsweise aufgrund eines thermischen Durchgehens einer Einzelzelle
Die beiden Teile
Eine zweite Ausführungsform der Stromschiene
Eine Auslösung für eine Öffnung des mittels der Stromschiene
Durch eine Fehlfunktion, z. B. in einem Zellblock
Durch den externen Wärmeeintrag
Durch das Schmelzen des Verbindungslotes
In
Bei der gemäß der ersten Ausführungsform der Stromschiene
Aus diesem Grund weisen die mit dem Verbindungslot zu verbindenden Enden der beiden Teile
Alternativ oder zusätzlich ist es anstelle einer stirnseitigen Verbindung zwischen dem jeweiligen Teil
Insbesondere bei einer Überhitzung elektrischer Komponenten
Beispielsweise ist die Schutzumhüllung
Durch das Binden des verflüssigten Verbindungslotes
Um weitestgehend sicherzustellen, dass die beiden Teile
Derartige Abstandselemente
In dem in
Die
Grundsätzlich kann das Einbringen des Verbindungslotes
In
Dabei umfasst das Aufschmelzwerkzeug
Mittels des Aufschmelzwerkzeuges
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem Verbindungselement
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- ZellblockCell block
- 44th
- EinzelzelleSingle cell
- 55
- StromschieneBusbar
- 5.15.1
- erstes Teilfirst part
- 5.25.2
- zweites Teilsecond part
- 66th
- VerbindungslotConnecting solder
- 77th
- VerbindungsteilConnecting part
- 88th
- SchutzumhüllungProtective cover
- 99
- elektrisch leitfähiges Mediumelectrically conductive medium
- 1010
- BauteilComponent
- 1111
- GewebematteFabric mat
- 1212th
- AuffangbehälterCollecting container
- 1313th
- EinfüllvorrichtungFilling device
- 1414th
- Gussformmold
- 1515th
- AufschmelzwerkzeugMelting tool
- 15.115.1
- Energieversorgungpower supply
- 1616
- LotpilleSolder pill
- 1717th
- Abstandselement Spacer
- KK
- elektrische Komponenteelectrical component
- VV
- elektrisches Verbindungselementelectrical connector
- WW.
- externer Wärmeeintragexternal heat input
- ZZ
- ZickzackformZigzag shape
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 10381632 B2 [0003]US 10381632 B2 [0003]
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---|---|---|---|
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |