DE102021131555A1

DE102021131555A1 - Bus bar and electrochemical device comprising a bus bar

Info

Publication number: DE102021131555A1
Application number: DE102021131555.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas STRÄUßL; Martin Sigel
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01
Also published as: WO2023099187A1

Abstract

Um eine Stromschiene zum elektrisch leitenden Verbinden einer ersten Komponente einer elektrochemischen Vorrichtung und einer zweiten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung, umfassend einen ersten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit der ersten Komponente und einen zweiten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit der zweiten Komponente, zu schaffen, welche mit vertretbarem Aufwand eine thermische Propagation von der ersten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung zu der zweiten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung über die Stromschiene hinweg reduziert oder verzögert, so dass die Gefahr verringert wird, dass ein „thermal runaway“ einer an die erste Komponente angeschlossenen elektrochemischen Zelle schon nach kurzer Zeit einen „thermal runaway“ einer an die zweite Komponente angeschlossenen elektrochemischen Zelle auslöst, wird vorgeschlagen, dass die Stromschiene im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich mindestens einen querschnittsreduzierten Bereich aufweist, in welchem der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene durch mindestens eine Ausnehmung reduziert ist.A busbar for electrically conductively connecting a first component of an electrochemical device and a second component of the electrochemical device, comprising a first contact area for electrically conductively connecting the busbar to the first component and a second contact area for electrically conductively connecting the busbar to the second component, to create, which reduces or delays thermal propagation from the first component of the electrochemical device to the second component of the electrochemical device across the busbar with reasonable effort, so that the risk is reduced that a "thermal runaway" to the first component connected electrochemical cell triggers a “thermal runaway” of an electrochemical cell connected to the second component after a short time, it is proposed that the busbar in the current path between the first contact area and the second contact area has at least one area with a reduced cross section, in which the electrically conductive cross section the conductor rail is reduced by at least one recess.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene zum elektrisch leitenden Verbinden einer ersten Komponente einer elektrochemischen Vorrichtung und einer zweiten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung, wobei die Stromschiene einen ersten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit der ersten Komponente und einen zweiten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit der zweiten Komponente umfasst.The present invention relates to a busbar for electrically conductively connecting a first component of an electrochemical device and a second component of the electrochemical device, the busbar having a first contact area for electrically conductively connecting the busbar to the first component and a second contact area for electrically conductively connecting the busbar includes with the second component.

Dabei kann die erste Komponente der elektrochemischen Vorrichtung beispielsweise ein Stromanschluss eines ersten elektrochemischen Moduls der elektrochemischen Vorrichtung sein, und die zweite Komponente der elektrochemischen Vorrichtung kann ein Stromanschluss eines zweiten elektrochemischen Moduls der elektrochemischen Vorrichtung sein.In this case, the first component of the electrochemical device can be, for example, a power connection of a first electrochemical module of the electrochemical device, and the second component of the electrochemical device can be a power connection of a second electrochemical module of the electrochemical device.

Die elektrochemische Vorrichtung ist beispielsweise eine Fahrzeugantriebsbatterie, und die elektrochemischen Module sind beispielsweise Batteriemodule der Fahrzeugantriebsbatterie, wobei die Batteriemodule ihrerseits jeweils eine Mehrzahl von elektrochemischen Zellen in Form von Batterien umfassen.The electrochemical device is, for example, a vehicle drive battery, and the electrochemical modules are, for example, battery modules of the vehicle drive battery, the battery modules in turn each comprising a plurality of electrochemical cells in the form of batteries.

Durch eine Stromschiene, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Batteriemodul und einem zweiten Batteriemodul einer Fahrzeugantriebsbatterie herstellt, wird sowohl beim Laden der Fahrzeugantriebsbatterie als auch im Betrieb des Fahrzeugs, welches mittels der Fahrzeugantriebsbatterie angetrieben wird, ein hoher elektrischer Strom durch die Stromschiene übertragen.A busbar, which creates an electrically conductive connection between a first battery module and a second battery module of a vehicle drive battery, transmits a high electric current through the busbar both when charging the vehicle drive battery and during operation of the vehicle, which is powered by the vehicle drive battery.

Dabei ist erwünscht, dass die Stromschiene sich sowohl beim Laden als auch beim Abgeben eines Leistungsstroms möglichst wenig erwärmt.It is desirable that the conductor rail heats up as little as possible both when charging and when delivering a power current.

Um eine Erwärmung der Stromschiene zu reduzieren, kann der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene vergrößert werden. Hierdurch wird im normalen Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung oft eine Reduktion der Temperaturen erreicht, wobei jedoch ein höherer Materialeinsatz hinsichtlich des Materials der Stromschiene und die damit verbundenen höheren Fertigungskosten in Kauf genommen werden müssen.In order to reduce heating of the busbar, the electrically conductive cross section of the busbar can be increased. As a result, the temperatures are often reduced during normal operation of the electrochemical device, although a greater use of material with regard to the material of the busbar and the associated higher production costs have to be accepted.

Ferner sind aus dem Stand der Technik aktiv gekühlte Stromschienen und passiv gekühlte Stromschienen bekannt.Furthermore, actively cooled busbars and passively cooled busbars are known from the prior art.

Wenn eine Eigenerwärmung der Stromschiene durch eine Vergrößerung des elektrisch leitenden Querschnitts der Stromschiene reduziert wird, so wird dadurch jedoch auch die Wärmeenergie, die beispielswiese bei einer Fehlfunktion einer oder mehrerer elektrochemischer Zellen eines der durch die Stromschiene miteinander verbundenen elektrochemischen Module entsteht, unter Nutzung des vergrößerten Querschnitts der Stromschiene besser weitergeleitet werden.If self-heating of the busbar is reduced by increasing the electrically conductive cross-section of the busbar, however, this also reduces the thermal energy that occurs, for example, in the event of a malfunction in one or more electrochemical cells of one of the electrochemical modules connected to one another by the busbar, using the increased Cross-section of the busbar can be passed on better.

Wenn es daher durch ein Überladen einer elektrochemischen Zelle oder bei einer Beschädigung einer elektrochemischen Zelle des einen elektrochemischen Moduls dazu kommt, dass sich die Temperatur der betreffenden elektrochemischen Zelle schlagartig erhöht (sogenannter „thermal runaway“), was zu einer Beschädigung der betreffenden elektrochemischen Zelle führt, so kann durch die Wärmeübertragung über die Stromschiene hinweg zu einer elektrochemischen Zelle des jeweils anderen elektrochemischen Moduls auch an einer elektrochemischen Zelle des anderen elektrochemischen Moduls ein solcher „thermal runaway“ ausgelöst werden.Therefore, if an electrochemical cell is overcharged or an electrochemical cell of one electrochemical module is damaged, the temperature of the electrochemical cell in question suddenly increases (so-called “thermal runaway”), which leads to damage to the electrochemical cell in question , such a “thermal runaway” can also be triggered on an electrochemical cell of the other electrochemical module due to the heat transfer across the busbar to an electrochemical cell of the other electrochemical module.

Durch eine passive Kühlung der Stromschiene kann nur eine geringe Entwärmungsleistung erzielt werden, wodurch die thermische Propagation über die Stromschiene hinweg nicht ausreichend verringert werden kann, um die Fortpflanzung eines „thermal runaway“ über die Stromschiene hinweg auszuschließen.Passive cooling of the busbar can only achieve a low level of heat dissipation, which means that the thermal propagation across the busbar cannot be sufficiently reduced to rule out the propagation of a "thermal runaway" across the busbar.

Durch eine aktive Kühlung der Stromschiene könnte theoretisch eine ausreichende Entwärmungsleistung erzielt werden, welche die Übertragung eines „thermal runaway“ über die Stromschiene hinweg verhindert; der gesamte technische Aufwand für eine aktive Kühlung der Stromschiene ist jedoch sehr hoch.Active cooling of the busbar could theoretically achieve sufficient heat dissipation, which prevents the transmission of a "thermal runaway" across the busbar; however, the overall technical outlay for active cooling of the busbar is very high.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromschiene der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit vertretbarem Aufwand eine thermische Propagation von der ersten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung zu der zweiten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung über die Stromschiene hinweg reduziert oder verzögert, so dass die Gefahr verringert wird, dass ein „thermal runaway“ einer an die erste Komponente angeschlossenen elektrochemischen Zelle schon nach kurzer Zeit einen „thermal runaway“ einer an die zweite Komponente angeschlossenen elektrochemischen Zelle auslöst.The present invention has for its object to provide a busbar of the type mentioned, which reduces or delays thermal propagation from the first component of the electrochemical device to the second component of the electrochemical device across the busbar with reasonable effort, so that the risk is reduced that a "thermal runaway" of an electrochemical cell connected to the first component triggers a "thermal runaway" of an electrochemical cell connected to the second component after a short time.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromschiene mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stromschiene im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich mindestens einen querschnittsreduzierten Bereich aufweist, in welchem der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene durch mindestens eine Ausnehmung reduziert ist.In the case of a busbar with the features of the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention in that the busbar has at least one area of reduced cross section in the current path between the first contact area and the second contact area, in which the electrically conductive cross section of the conductor rail is reduced by at least one recess.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt das Konzept zugrunde, in die Stromschiene eine auf ein kurzes Längenstück oder auf mehrere kurze Längenstücke begrenzte Querschnittsverringerung einzubringen, wobei durch die lokal begrenzte Querschnittsverengung der elektrische Widerstand nur geringfügig ansteigt, der thermische Widerstand der Stromschiene hingegen stark ansteigt. The solution according to the invention is based on the concept of introducing a cross-sectional reduction limited to a short length piece or to several short length pieces into the busbar, with the electrical resistance increasing only slightly due to the locally limited cross-sectional constriction, while the thermal resistance of the busbar increases sharply.

Hierdurch wird eine thermische Propagation über die Stromschiene hinweg reduziert, ohne die Brauchbarkeit der Stromschiene für das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung und der zweiten Komponente der elektrochemischen Vorrichtung zu beeinträchtigen.This reduces thermal propagation across the bus bar without impairing the utility of the bus bar for making an electrically conductive connection between the first electrochemical device component and the second electrochemical device component.

Die Querschnittsverengung der Stromschiene kann beispielsweise dadurch gebildet sein, dass in dem querschnittsverringerten Bereich der Stromschiene ein oder mehrere Rundlöcher angeordnet sind, ein oder mehrere Langlöcher angeordnet sind oder ein oder mehrere teilweise herausgeprägte Segmente angeordnet sind.The narrowing of the cross section of the busbar can be formed, for example, by arranging one or more round holes, one or more elongated holes or one or more partially embossed segments in the region of the busbar with reduced cross section.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Stromschiene ist ähnlich wie bei sogenannten Wärmefallen auf elektrischen Leiterbahnen.The functional principle of the conductor rail according to the invention is similar to that of so-called heat traps on electrical conductor tracks.

Dadurch, dass für den elektrischen Strom eine starke Querschnittsverjüngung im querschnittsreduzierten Bereich der Stromschiene auf einer sehr kurzen Strecke wirksam wird, ist die Erhöhung des elektrischen Widerstands der Stromschiene gering, vorzugsweise kleiner als 10 %, und zwischen den Ausnehmungen der Stromschiene vorhandene Engstellen entwärmen sich trotz der hohen Stromdichte aufgrund der unmittelbar angrenzenden großen Außenflächen der Stromschiene gut.Due to the fact that a strong cross-sectional reduction in the area of the busbar with reduced cross-section becomes effective for the electric current over a very short distance, the increase in the electrical resistance of the busbar is small, preferably less than 10%, and constrictions present between the recesses of the busbar heat up despite this the high current density due to the immediately adjacent large outer surfaces of the busbar.

Für die Übertragung von Wärme stellt die Querschnittsverringerung im querschnittsreduzierten Bereich, beispielsweise um mehr als zwei Drittel, jedoch ein erhebliches Hindernis dar, so dass der Wärmedurchgangskoeffizient der Stromschiene sich in der Längsrichtung desselben deutlich erhöht, vorzugsweise um mehr als 200 %.However, the reduction in cross section in the area with the reduced cross section, for example by more than two thirds, represents a significant obstacle to the transfer of heat, so that the heat transfer coefficient of the conductor rail increases significantly in the longitudinal direction thereof, preferably by more than 200%.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der querschnittsreduzierte Bereich der Stromschiene eine oder mehrere, vorzugsweise mindestens drei, beispielsweise mindestens fünf, Durchtrittsöffnungen umfasst.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the area of the conductor rail with reduced cross section comprises one or more, preferably at least three, for example at least five, passage openings.

Solche Durchtrittsöffnungen erstrecken sich vorzugsweise von einer im montierten Zustand der Stromschiene den miteinander zu verbindenden Komponenten zugewandten Unterseite der Stromschiene bis zu einer im montierten Zustand der Stromschiene den miteinander elektrisch leitend zu verbindenden Komponenten abgewandten Oberseite der Stromschiene.Such passage openings preferably extend from an underside of the busbar facing the components to be connected to one another in the installed state of the busbar to an upper side of the busbar facing away from the components to be electrically conductively connected to one another in the installed state of the busbar.

Um einer Kerbwirkung vorzubeugen, welche zu einer Beschädigung der Stromschiene führen könnte, ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens eine der Durchtrittsöffnungen einen gerundeten Rand aufweist.In order to prevent a notch effect, which could lead to damage to the busbar, it is preferably provided that at least one of the passage openings has a rounded edge.

Besonders günstig ist es, wenn alle Durchtrittsöffnungen des querschnittsreduzierten Bereichs der Stromschiene einen gerundeten Rand aufweisen.It is particularly favorable if all passage openings in the region of the conductor rail with reduced cross section have a rounded edge.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine der Durchtrittsöffnungen als ein kreisförmiges Loch, als ein Langloch oder als ein Einschnitt ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that at least one of the passage openings is designed as a circular hole, as an elongated hole or as an incision.

Besonders günstig ist es, wenn der querschnittsreduzierte Bereich mehrere Durchtrittsöffnungen umfasst, welche längs einer Perforationslinie aufeinander folgen und durch jeweils eine Engstelle oder einen Zwischenraum voneinander getrennt sind.It is particularly favorable if the cross-section-reduced region comprises a plurality of passage openings which follow one another along a perforation line and are separated from one another by a constriction or an intermediate space.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Erstreckung mindestens einer Engstelle längs der Perforationslinie kleiner ist als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, der Erstreckung mindestens einer der der Engstelle beziehungsweise dem Zwischenraum benachbarten Durchtrittsöffnungen längs der Perforationslinie. It has proven to be advantageous if the extent of at least one constriction along the perforation line is less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the extent of at least one of the passage openings adjacent to the constriction or the gap along the perforation line.

Vorzugsweise ist der elektrisch leitende Querschnitt des querschnittsreduzierten Bereichs kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, des elektrisch leitenden Querschnitts, den der querschnittsreduzierte Bereich ohne das Vorhandensein der Ausnehmungen aufweisen würde.The electrically conductive cross section of the area with reduced cross section is preferably less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the electrically conductive cross section that the area with reduced cross section would have without the presence of the recesses.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der elektrisch leitende Querschnitt des querschnittsreduzierten Bereichs kleiner ist als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, des elektrisch leitenden Querschnitts eines sich im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich der Stromschiene an den querschnittsreduzierten Bereich anschließenden Bereichs der Stromschiene.Furthermore, it is preferably provided that the electrically conductive cross section of the area with reduced cross section is less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the electrically conductive cross section of a current path between the first contact area and the second contact area of the busbar area of the conductor rail adjoining the area with reduced cross-section.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Stromschiene nur einen einzigen querschnittsreduzierten Bereich im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich aufweist.In principle, it can be provided that the busbar has only a single cross-sectionally reduced area in the current path between the first th contact area and the second contact area.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Stromschiene mehrere voneinander beabstandete querschnittsreduzierte Bereiche im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich aufweist.As an alternative to this, it can also be provided that the busbar has a plurality of regions of reduced cross section spaced apart from one another in the current path between the first contact region and the second contact region.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromschiene im ersten Kontaktbereich und/oder im zweiten Kontaktbereich jeweils eine oder mehrere Befestigungsmittel-Durchtrittsöffnungen aufweist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the busbar has one or more passage openings for fasteners in the first contact area and/or in the second contact area.

Durch jede solche Befestigungsmittel-Durchtrittsöffnung kann sich im montierten Zustand der Stromschiene ein Befestigungsmittel hindurch erstrecken, mittels welchem die Stromschiene - vorzugsweise lösbar - an dem betreffenden Kontaktbereich festgelegt ist.In the installed state of the busbar, a fastening means can extend through each such fastening means passage opening, by means of which the busbar is fixed—preferably releasably—to the relevant contact region.

Ein solches Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Befestigungsschraube und eine mit der Befestigungsschraube in Eingriff stehende Befestigungsmutter umfassen.Such a fastening means can, for example, comprise a fastening screw and a fastening nut which engages with the fastening screw.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Stromschiene einen Verbindungsbereich umfasst, welcher den ersten Kontaktbereich und den zweiten Kontaktbereich miteinander verbindet, wobei der Verbindungsbereich sich längs einer Verbindungsrichtung der Stromschiene erstreckt und der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich in einer quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Verbindungsrichtung ausgerichteten Querrichtung der Stromschiene von dem Verbindungsbereich abstehen.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the busbar comprises a connection area which connects the first contact area and the second contact area to one another, the connection area extending along a connection direction of the busbar and the first contact area and/or the second contact area in one protrude from the connection region transversely, preferably perpendicularly, to the transverse direction of the busbar aligned with the connection direction.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich auf derselben Seite des Verbindungsbereichs von dem Verbindungsbereich abstehen.It can be provided, for example, that the first contact area and the second contact area protrude from the connection area on the same side of the connection area.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich auf verschiedenen Seiten des Verbindungsbereichs von dem Verbindungsbereich abstehen.As an alternative to this, it can also be provided that the first contact area and the second contact area protrude from the connection area on different sides of the connection area.

Im ersteren Fall ist dann die Stromschiene - in einer Draufsicht auf den Verbindungsbereich und die beiden Kontaktbereiche gesehen - im Wesentlichen U-förmig ausgebildet.In the first case, the busbar is essentially U-shaped—seen in a plan view of the connection area and the two contact areas.

Im letzteren Fall ist die Stromschiene - in einer Draufsicht auf den Verbindungsbereich und die beiden Kontaktbereiche gesehen - im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet.In the latter case, the conductor rail—seen in a plan view of the connection area and the two contact areas—is essentially Z-shaped.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromschiene einen Verbindungsbereich umfasst, welcher den ersten Kontaktbereich und den zweiten Kontaktbereich miteinander verbindet, wobei der Verbindungsbereich sich längs einer Verbindungsrichtung der Stromschiene erstreckt und der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich in einer parallel zu der Verbindungsrichtung ausgerichteten Längsrichtung der Stromschiene von dem Verbindungsbereich abstehen.In another configuration of the invention, it is provided that the busbar comprises a connection area which connects the first contact area and the second contact area to one another, the connection area extending along a connection direction of the busbar and the first contact area and/or the second contact area in a parallel manner protrude from the connection area in the longitudinal direction of the busbar aligned with the connection direction.

In diesem Fall ist die Stromschiene - in einer Draufsicht auf den Verbindungsbereich und die beiden Kontaktbereiche gesehen - vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgebildet.In this case, the conductor rail—seen in a plan view of the connection area and the two contact areas—is preferably of essentially rectangular design.

Um den ersten Kontaktbereich und den zweiten Kontaktbereich der Stromschiene relativ zueinander bewegen zu können, damit beispielsweise Fertigungstoleranzen, Montagetoleranzen und/oder unterschiedliche Wärmedehnungen im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung ausgeglichen werden können, kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich, welcher im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordnet ist, elastisch und/oder plastisch verformbar ist.In order to be able to move the first contact area and the second contact area of the busbar relative to one another, so that, for example, manufacturing tolerances, assembly tolerances and/or different thermal expansions during operation of the electrochemical device can be compensated for, it can be provided that the connection area, which is in the current path between the first contact area and the second contact area, is elastically and/or plastically deformable.

Ein solcher Verbindungsbereich kann insbesondere mindestens einen wellenförmigen Kompensationsabschnitt aufweisen.Such a connection area can in particular have at least one wavy compensation section.

Ein solcher wellenförmiger Kompensationsabschnitt kann beispielsweise zwei Flanken und eine die beiden Flanken miteinander verbindende Kuppe aufweisen.Such a wavy compensation section can have, for example, two flanks and a crest connecting the two flanks to one another.

Dabei kann vorgesehen sein, dass mindestens ein querschnittsreduzierter Bereich in einer Flanke des wellenförmigen Kompensationsbereichs angeordnet ist.It can be provided that at least one area with a reduced cross-section is arranged in a flank of the wave-shaped compensation area.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein querschnittsreduzierter Bereich im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem Verbindungsbereich und/oder mindestens ein querschnittsreduzierter Bereich im Strompfad zwischen dem zweiten Kontaktbereich und dem Verbindungsbereich angeordnet ist, insbesondere dann, wenn der Verbindungsbereich elastisch und/oder plastisch verformbar ist.In a particular configuration of the invention, it can be provided that at least one area with a reduced cross section is arranged in the current path between the first contact area and the connection area and/or at least one area with a reduced cross section is arranged in the current path between the second contact area and the connection area, in particular when the connection area is elastic and/or is plastically deformable.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein querschnittsreduzierter Bereich in dem elastisch und/oder plastisch verformbaren Verbindungsbereich, welcher im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordnet ist, angeordnet ist.As an alternative or in addition to this, it can be provided that an area with a reduced cross section is arranged in the elastically and/or plastically deformable connection area, which is arranged in the current path between the first contact area and the second contact area.

Ein solcher querschnittsreduzierter Bereich kann längs einer Querrichtung der Stromschiene verlaufen, so dass vorzugsweise eine Perforationslinie des querschnittsreduzierten Bereichs im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung der Stromschiene ausgerichtet ist.Such a cross-section-reduced area can run along a transverse direction of the busbar, so that a perforation line of the cross-section-reduced area is preferably aligned essentially parallel to the transverse direction of the busbar.

Ein solcher querschnittsreduzierter Bereich kann außermittig oder im Wesentlichen mittig an dem Verbindungsbereich angeordnet sein.Such a cross-section-reduced area can be arranged eccentrically or essentially centrally on the connection area.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass ein im Verbindungsbereich angeordneter querschnittsreduzierter Bereich gegenüber einer mittigen Anordnung zu dem ersten Kontaktbereich oder zu dem zweiten Kontaktbereich der Stromschiene hin versetzt angeordnet ist.As an alternative to this, it can be provided that an area with a reduced cross section arranged in the connection area is arranged offset relative to a central arrangement towards the first contact area or towards the second contact area of the busbar.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Stromschiene mindesten einen querschnittsreduzierten Bereich aufweist, welcher sich schräg zu einer Querrichtung der Stromschiene erstreckt, so dass vorzugsweise eine Perforationslinie des querschnittsreduzierten Bereichs mit der Querrichtung der Stromschiene einen spitzen Winkel einschließt.Furthermore, it can be provided that the busbar has at least one cross-section-reduced area which extends obliquely to a transverse direction of the busbar, so that preferably a perforation line of the cross-section-reduced area encloses an acute angle with the transverse direction of the busbar.

Dieser spitze Winkel kann mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 30°, besonders bevorzugt mindestens 40°, betragen.This acute angle can be at least 10°, preferably at least 30°, particularly preferably at least 40°.

Ferner kann dieser spitze Winkel weniger als 80°, vorzugsweise weniger als 60°, besonders bevorzugt weniger als 50°, betragen.Furthermore, this acute angle can be less than 80°, preferably less than 60°, particularly preferably less than 50°.

Ein solcher querschnittsreduzierter Bereich erstreckt sich vorzugsweise schräg zu dem Verbindungsbereich über den Verbindungsbereich hinweg, das heißt von einem Endbereich, der auf der dem ersten Kontaktbereich zugewandten Seite des Verbindungsbereichs liegt, durch den Verbindungsbereich hindurch bis zu einem weiteren Endbereich, der auf der dem zweiten Kontaktbereich zugewandten Seite des Verbindungsbereichs liegt.Such a cross-section-reduced area preferably extends obliquely to the connection area across the connection area, i.e. from an end area, which is on the side of the connection area facing the first contact area, through the connection area to a further end area, which is on the second contact area facing side of the connection area is located.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der querschnittsreduzierte Bereich mindestens einen Einschnitt und mindestens eine Ausstülpung umfasst.In a particular embodiment of the invention, it is provided that the cross-sectionally reduced area includes at least one incision and at least one protuberance.

Dabei bildet der jeweilige Einschnitt eine Ausnehmung, welche den elektrisch leitenden Querschnitt der Stromschiene in dem querschnittsreduzierten Bereich reduziert.In this case, the respective incision forms a recess which reduces the electrically conductive cross section of the conductor rail in the region of reduced cross section.

Die Stromschiene umfasst vorzugsweise ein Material, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 50 W/mK, insbesondere von mindestens 150 W/mK, besonders bevorzugt von mindestens 200 W/mK, aufweist und/oder eine spezifische Wärmekapazität von mindestens 200 J/kgK, insbesondere von mindestens 350 J/kgK, besonders bevorzugt von mindestens 800 J/kgK, aufweist.The busbar preferably comprises a material that has a thermal conductivity of at least 50 W/mK, in particular at least 150 W/mK, particularly preferably at least 200 W/mK, and/or a specific thermal capacity of at least 200 J/kgK, in particular of at least 350 J/kgK, more preferably at least 800 J/kgK.

Vorzugsweise ist die Stromschiene im Wesentlichen vollständig aus einem solchen Material gebildet.The busbar is preferably formed essentially entirely from such a material.

Die Stromschiene kann insbesondere aus einem Material gebildet sein, welches überwiegend aus Aluminium oder überwiegend aus Kupfer besteht. In particular, the conductor rail can be formed from a material which consists predominantly of aluminum or predominantly of copper.

Die erfindungsgemäße Stromschiene eignet sich insbesondere zur Verwendung als Bestandteil einer elektrochemischen Vorrichtung, welche ein erstes elektrochemisches Modul, das einen ersten Stromanschluss aufweist, ein zweites elektrochemisches Modul, das einen zweiten Stromanschluss aufweist, und eine erfindungsgemäße Stromschiene umfasst, wobei die Stromschiene den ersten Stromanschluss des ersten elektrochemischen Moduls und den zweiten Stromanschluss des zweiten elektrochemischen Moduls elektrisch leitend miteinander verbindet.The busbar according to the invention is particularly suitable for use as a component of an electrochemical device, which comprises a first electrochemical module having a first power connection, a second electrochemical module having a second power connection, and a busbar according to the invention, the busbar having the first power connection of the first electrochemical module and the second power connection of the second electrochemical module electrically conductively connected to each other.

Das erste elektrochemische Modul kann ein erstes Gehäuse und das zweite elektrochemische Modul kann ein zweites Gehäuse umfassen.The first electrochemical module can include a first housing and the second electrochemical module can include a second housing.

Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Gehäuse des ersten elektrochemischen Moduls und dem zweiten Gehäuse des zweiten elektrochemischen Moduls eine Wärmeisolierung angeordnet.Thermal insulation is preferably arranged between the first housing of the first electrochemical module and the second housing of the second electrochemical module.

Der thermische Widerstand der Wärmeisolierung ist vorzugsweise größer als ein Viertel, insbesondere größer als ein Drittel, besonders bevorzugt größer als die Hälfte, beispielsweise größer als zwei Drittel, des thermischen Widerstands der Stromschiene.The thermal resistance of the thermal insulation is preferably greater than a quarter, in particular greater than a third, particularly preferably greater than half, for example greater than two thirds, of the thermal resistance of the busbar.

Die zwischen dem ersten Gehäuse des ersten elektrochemischen Moduls und dem zweiten Gehäuse des zweiten elektrochemischen Moduls angeordnete Wärmeisolierung kann eine Luftschicht und/oder eine Wärmeisolierungsschicht aus einem Festkörpermaterial umfassen.The thermal insulation disposed between the first housing of the first electrochemical module and the second housing of the second electrochemical module may comprise a layer of air and/or a layer of thermal insulation made of a solid material.

Die Wärmeisolierungsschicht aus dem Festkörpermaterial kann beispielsweise Glimmer umfassen und vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus Glimmer gebildet sein.The thermal insulation layer made of the solid material can comprise mica, for example, and can preferably be formed essentially entirely from mica.

Die Dicke der Schicht aus dem wärmeisolierenden Feststoffmaterial beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm.The thickness of the layer of heat-insulating solid material is preferably at least 0.5 mm, in particular at least 1 mm.

Die Dicke der Luftschicht der Wärmeisolierung beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm.The thickness of the air layer of the thermal insulation is preferably at least 0.5 mm, in particular at least 1 mm.

Die erfindungsgemäße Stromschiene kann eine Kette von kreisförmigen Löchern, von Langlöchern, von Einschnitten und/oder von Ausstülpungen aufweisen, welche entlang des Strompfades von dem ersten Kontaktbereich zu dem zweiten Kontaktbereich der Stromschiene durch Lasern, Stanzen, Prägen, Tiefziehen oder ähnliche Bearbeitungsmethoden in einen Grundkörper der Stromschiene eingebracht werden.The busbar according to the invention can have a chain of circular holes, elongated holes, incisions and/or protuberances, which are machined into a base body along the current path from the first contact area to the second contact area of the busbar by lasering, stamping, embossing, deep-drawing or similar processing methods of the power rail.

Kreisförmige Löcher neigen bei einer mechanischen Wechselbelastung der Stromschiene weniger zum Ausreißen als Langlöcher.Circular holes are less prone to tearing out than oblong holes when the busbar is exposed to alternating mechanical loads.

Die Langlöcher sind vorzugsweise sehr schmal geformt, wobei die zwischen den in der Kette aufeinander folgenden Langlöchern verbleibenden Engstellen der Stromschiene einen elektrisch leitenden Querschnitt aufweisen, welcher vorzugsweise kleiner ist als ein Drittel des ursprünglichen Querschnitts der Stromschiene ohne das Einbringen der Langlöcher.The elongated holes are preferably very narrow, with the constrictions of the conductor rail remaining between the sequential elongated holes in the chain having an electrically conductive cross section which is preferably smaller than a third of the original cross section of the conductor rail without the introduction of the elongated holes.

Die Kette von Langlöchern, kreisförmigen Löchern, Einschnitten und/oder Ausstülpungen erstreckt sich vorzugsweise quer, besonders bevorzugt im Wesentlichen senkrecht, zu einer Verbindungsrichtung oder Längsrichtung der Stromschiene.The chain of elongated holes, circular holes, incisions and/or protuberances preferably extends transversely, particularly preferably essentially perpendicularly, to a connection direction or longitudinal direction of the busbar.

Wenn die Stromschiene einen Verbindungsbereich aufweist, welcher einen wellenförmigen Kompensationsabschnitt umfasst, so kann die Kette von Langlöchern, kreisförmigen Löchern, Einschnitten und/oder Ausstülpungen insbesondere in dem wellenförmigen Kompensationsabschnitt oder neben dem wellenförmigen Kompensationsabschnitt angeordnet sein.If the conductor rail has a connection area which includes a wavy compensation section, the chain of oblong holes, circular holes, incisions and/or protuberances can be arranged in particular in the wavy compensation section or next to the wavy compensation section.

Die Kette von Langlöchern, kreisförmigen Löchern, Einschnitten und/oder Ausstülpungen kann sich auch schräg zur Verbindungsrichtung oder Längsrichtung der Stromschiene und/oder schräg zu einer Querrichtung der Stromschiene über den wellenförmigen Kompensationsabschnitt der Stromschiene hinweg erstrecken.The chain of elongated holes, circular holes, incisions and/or protuberances can also extend obliquely to the connecting direction or longitudinal direction of the busbar and/or obliquely to a transverse direction of the busbar across the wave-shaped compensation section of the busbar.

Eine solche Ausgestaltung eines querschnittsreduzierten Bereichs der Stromschiene ist aufgrund der mechanisch stabilisierenden Wirkung der schrägen Anordnung der Kette von Langlöchern, kreisförmigen Löchern, Einschnitten und/oder Ausstülpungen besonders vorteilhaft.Such a configuration of a region of the conductor rail with a reduced cross section is particularly advantageous due to the mechanically stabilizing effect of the oblique arrangement of the chain of elongated holes, circular holes, incisions and/or protuberances.

Der mindestens eine querschnittsreduzierte Bereich der Stromschiene kann eine oder mehrere Einkerbungen an einem oder an mehreren äußeren Rändern der Stromschiene umfassen, um eine gleichmäßige Entwärmung der Engstellen des querschnittsreduzierten Bereichs der Stromschiene sicherzustellen. Liegt nämlich eine Engstelle des querschnittsreduzierten Bereichs an einem äußeren Rand der Stromschiene, so steht dieser Engstelle nur eine geringere benachbarte Außenfläche der Stromschiene für die Entwärmung zur Verfügung, so dass die betreffende Engstelle heißer wird als andere Engstellen des querschnittsreduzierten Bereichs.The at least one area of the busbar with reduced cross section can comprise one or more notches on one or more outer edges of the busbar in order to ensure uniform cooling of the constrictions of the area of the busbar with reduced cross section. If a bottleneck in the area with reduced cross section is located on an outer edge of the busbar, only a smaller adjacent outer surface of the busbar is available for heat dissipation at this bottleneck, so that the bottleneck in question becomes hotter than other bottlenecks in the area with reduced cross section.

Die Engstellen des querschnittsreduzierten Bereichs sind vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordnet.The constrictions of the area with reduced cross-section are preferably arranged essentially equidistant from one another.

Die Engstellen des querschnittsreduzierten Bereichs sind so dimensioniert, dass im Fall des Abrufs von Spitzenströmen durch die Stromschiene der Strom stets weit unterhalb der Auslöseschwelle von im Stromkreis vorhandenen Sicherungen bleibt.The bottlenecks in the area with reduced cross-section are dimensioned in such a way that if peak currents are drawn through the busbar, the current always remains well below the triggering threshold of the fuses in the circuit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, welche zwei elektrochemische Module umfasst, die jeweils ein Gehäuse, mehrere in dem Gehäuse angeordnete (nicht dargestellte) elektrochemische Zellen und ein als Gehäusedeckel dienendes Zellkontaktierungssystem sowie einen Stromanschluss umfassen, wobei ein Stromanschluss des ersten elektrochemischen Moduls mittels eines Modulverbinders elektrisch leitend mit einem Stromanschluss des zweiten elektrochemischen Moduls verbunden ist und der Modulverbinder eine Stromschiene umfasst, die im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist;
2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 1;
3 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Stromschiene zum elektrisch leitenden Verbinden eines Stromanschlusses des ersten elektrochemischen Moduls und eines Stromanschlusses des zweiten elektrochemischen Moduls, wobei die Stromschiene einen ersten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit dem Stromanschluss des ersten elektrochemischen Moduls und einen zweiten Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden der Stromschiene mit dem Stromanschluss des zweiten elektrochemischen Moduls umfasst und wobei die Stromschiene im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich einen querschnittsreduzierten Bereich aufweist, in welchem der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene durch mehrere, beispielsweise drei, Ausnehmungen reduziert ist, mit der Blickrichtung auf die im montierten Zustand der Stromschiene den Stromanschlüssen der miteinander zu verbindenden elektrochemischen Module abgewandte Seite der Stromschiene;
4 eine Draufsicht von oben auf die Stromschiene aus 3;
5 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch die Stromschiene aus 4, längs der Linie 5 - 5 in 4;
6 einen Querschnitt durch die Stromschiene aus 4, in dem querschnittsreduzierten Bereich der Stromschiene, längs der Linie 6 - 6 in 4;
7 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Stromschiene, bei welcher der querschnittsreduzierte Bereich mehrere Durchtrittsöffnungen in der Form von kreisförmigen Löchern umfasst, mit der Blickrichtung auf die im montierten Zustand der Stromschiene den Stromanschlüssen der miteinander zu verbindenden elektrochemischen Module abgewandte Seite der Stromschiene;
8 eine Draufsicht von oben auf die Stromschiene aus 7;
9 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch die Stromschiene aus 8, längs der Linie 9 - 9 in 8;
10 einen Querschnitt durch die Stromschiene aus 8, in dem querschnittsreduzierten Bereich der Stromschiene, längs der Linie 10 - 10 in 8;
11 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Stromschiene, bei welcher der querschnittsreduzierte Bereich mehrere querschnittsreduzierende Elemente aus jeweils einem Einschnitt und jeweils einer Ausstülpung umfasst, mit der Blickrichtung auf die im montierten Zustand der Stromschiene den Stromanschlüssen der miteinander zu verbindenden elektrochemischen Module abgewandte Seite der Stromschiene;
12 eine weitere perspektivische Darstellung der Stromschiene aus 11, mit der Blickrichtung auf die im montierten Zustand der Stromschiene den Stromanschlüssen der miteinander zu verbindenden elektrochemischen Module zugewandte Seite der Stromschiene;
13 eine Draufsicht von oben auf die Stromschiene aus den 11 und 12;
14 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch die Stromschiene aus 13, längs der Linie 14 - 14 in 13;
15 einen Querschnitt durch die Stromschiene aus 13, in dem querschnittsreduzierten Bereich der Stromschiene, längs der Linie 15 - 15 in 13; und
16 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mindestens drei elektrochemische Module umfasst, wobei ein Stromanschluss eines ersten elektrochemischen Moduls mittels einer rechteckigen Stromschiene, deren querschnittsreduzierter Bereich mehrere Ausnehmungen in Form von kreisförmigen Löchern aufweist, mit einem Stromanschluss eines zweiten elektrochemischen Moduls elektrisch leitend verbunden ist und wobei das zweite elektrochemische Modul mittels einer rechteckigen Stromschiene, deren querschnittsreduzierter Bereich mehrere Ausnehmungen in Form von Langlöchern aufweist, mit einem Stromanschluss eines dritten elektrochemischen Moduls elektrisch leitend verbunden ist.

In the drawings show:

1 a perspective view of an electrochemical device, which comprises two electrochemical modules, each comprising a housing, several electrochemical cells (not shown) arranged in the housing and a cell contacting system serving as a housing cover, as well as a power connection, with a power connection of the first electrochemical module being connected by means of a module connector is electrically conductively connected to a power connection of the second electrochemical module and the module connector comprises a bus bar which is essentially U-shaped;
2 an enlarged view of area I 1 ;
3 a perspective view of a first embodiment of a busbar for electrically conductively connecting a power connection of the first electrochemical module and a power connection of the second electrochemical module, wherein the busbar has a first contact area for electrically conductively connecting the busbar to the power connection of the first electrochemical module and a second contact area for electrically conductive connection of the busbar to the power connection of the second electrochemical module and wherein the busbar has a cross-sectionally reduced area in the current path between the first contact region and the second contact region, in which the electrically conductive cross section of the busbar is reduced by a plurality of, for example three, recesses, with the viewing direction of the busbar side facing away from the power connections of the electrochemical modules to be connected to one another in the installed state of the busbar;
4 a top view of the power rail 3 ;
5 a partial longitudinal section through the conductor rail 4 , along the line 5 - 5 in 4 ;
6 a cross-section through the conductor rail 4 , in the reduced area of the conductor rail, along the line 6 - 6 in 4 ;
7 a perspective view of a second embodiment of a busbar, in which the cross-sectionally reduced area comprises a plurality of passage openings in the form of circular holes, with the viewing direction of the busbar side facing away from the power connections of the electrochemical modules to be connected to one another in the installed state of the busbar;
8th a top view of the power rail 7 ;
9 a partial longitudinal section through the conductor rail 8th , along the line 9 - 9 in 8th ;
10 a cross-section through the conductor rail 8th , in the reduced area of the conductor rail, along the line 10 - 10 in 8th ;
11 a perspective view of a third embodiment of a busbar, in which the cross-section-reduced region comprises a plurality of cross-section-reducing elements each consisting of an incision and a protuberance, with the viewing direction of the side of the busbar facing away from the power connections of the electrochemical modules to be connected to one another in the assembled state of the busbar;
12 Another perspective view of the power rail 11 , with the direction of view of the side of the busbar facing the power connections of the electrochemical modules to be connected to one another in the installed state of the busbar;
13 a plan view from above of the busbar from the 11 and 12 ;
14 a partial longitudinal section through the conductor rail 13 , along the line 14 - 14 in 13 ;
15 a cross-section through the conductor rail 13 , in the reduced area of the conductor rail, along the line 15 - 15 in 13 ; and
16 a schematic plan view of a second embodiment of an electrochemical device, which comprises at least three electrochemical modules, wherein a power connection of a first electrochemical module by means of a rectangular busbar, the cross-sectional area of which has a plurality of recesses in the form of circular holes, with a power connection of a second electrochemical module electrically is conductively connected and wherein the second electrochemical module is electrically conductively connected to a power connection of a third electrochemical module by means of a rectangular busbar whose cross-sectional area has a plurality of recesses in the form of elongated holes.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures.

Eine in den 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 111 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst mehrere, beispielsweise mindestens zwei, elektrochemische Module 109.one in the 1 and 2 The electrochemical device shown, denoted as a whole by 111, comprises a plurality of, for example at least two, electrochemical modules 109.

Jedes der elektrochemischen Module 109 umfasst ein Gehäuse 166, in dem jeweils mehrere (nicht dargestellte) elektrochemische Zellen angeordnet sind.Each of the electrochemical modules 109 comprises a housing 166 in which a plurality of electrochemical cells (not shown) are arranged.

Ferner umfasst jedes der Gehäuse 166 ein Zellkontaktierungssystem 168, welches zugleich als ein Gehäusedeckel 170 für das jeweilige Gehäuse 166 dient.Furthermore, each of the housings 166 includes a cell contacting system 168, which also serves as a housing cover 170 for the respective housing 166.

Jedes Zellkontaktierungssystem 168 umfasst eine elektrisch isolierende Abdeckung 172 und (nicht dargestellte) Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden jeweils eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle.Each cell contacting system 168 includes an electrically insulating cover 172 and cell connectors (not shown) for electrically conductively connecting a first cell terminal of a first electrochemical cell and a second cell terminal of a second electrochemical cell.

Durch solche Zellverbinder können elektrochemische Zellen einer Zellengruppe parallel zueinander geschaltet werden.Such cell connectors allow electrochemical cells of a cell group to be connected in parallel to one another.

Ferner können durch solche Zellverbinder elektrochemische Zellen verschiedener Zellengruppen in Reihe geschaltet werden.Furthermore, electrochemical cells of different cell groups can be connected in series by such cell connectors.

Jedes der elektrochemischen Module 109 umfasst ferner mindestens einen Stromanschluss 174, über welchen ein elektrischer Strom in das jeweilige elektrochemische Modul 109 eingespeist oder aus dem jeweiligen elektrochemischen Modul 109 abgegeben werden kann.Each of the electrochemical modules 109 further includes at least one power connector 174, via which an electric current can be fed into the respective electrochemical module 109 or can be emitted from the respective electrochemical module 109.

Wie aus den 1 und 2 zu ersehen ist, ist ein erster Stromanschluss 174a eines ersten elektrochemischen Moduls 109a mittels eines Modulverbinders 176 elektrisch leitend mit einem zweiten Stromanschluss 174b eines zweiten elektrochemischen Moduls 109b verbunden.How from the 1 and 2 As can be seen, a first power connection 174a of a first electrochemical module 109a is electrically conductively connected to a second power connection 174b of a second electrochemical module 109b by means of a module connector 176 .

Die elektrochemische Vorrichtung 111 kann insbesondere als ein Akkumulator, insbesondere als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet sein.The electrochemical device 111 can be designed in particular as a rechargeable battery, in particular as a lithium-ion rechargeable battery.

Die elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Module können entsprechend als Akkumulatorzellen, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen, ausgebildet sein.The electrochemical cells of the electrochemical modules can accordingly be designed as accumulator cells, in particular as lithium-ion accumulator cells.

Der erste Stromanschluss 174a kann positive oder negative Polarität aufweisen; der zweite Stromanschluss 174b weist dann die jeweils entgegengesetzte Polarität, also beispielsweise die negative Polarität oder die positive Polarität, auf.The first power connection 174a can have positive or negative polarity; the second power connection 174b then has the respectively opposite polarity, ie, for example, the negative polarity or the positive polarity.

Der Modulverbinder 176 umfasst eine Stromschiene 100 und ist beim zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel aus der Stromschiene 100 gebildet.The module connector 176 includes a busbar 100 and is formed from the busbar 100 in the exemplary embodiment shown in the drawing.

Die Stromschiene 100 umfasst einen Grundkörper 110, welcher seinerseits einen ersten Kontaktbereich 112, der im montierten Zustand der Stromschiene 100 mit dem ersten Stromanschluss 174a des ersten elektrochemischen Moduls 109a elektrisch leitend verbunden ist, und einen zweiten Kontaktbereich 114, der im montierten Zustand der Stromschiene 100 mit dem zweiten Stromanschluss 174b des zweiten elektrochemischen Moduls 109b elektrisch leitend verbunden ist, aufweist.The busbar 100 comprises a base body 110, which in turn has a first contact region 112, which is electrically conductively connected to the first electrical connection 174a of the first electrochemical module 109a when the busbar 100 is in the assembled state, and a second contact region 114, which in the assembled state of the busbar 100 is electrically conductively connected to the second power connection 174b of the second electrochemical module 109b.

Der Grundkörper 110 der Stromschiene 100 ist vorzugsweise als ein Stanzteil hergestellt.The base body 110 of the busbar 100 is preferably produced as a stamped part.

Der Grundkörper 110 der Stromschiene 100 kann insbesondere aus Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Gold oder Silber oder aus einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Metalle gebildet sein.The base body 110 of the busbar 100 can be formed in particular from aluminum, copper, tin, zinc, iron, gold or silver or from an alloy of one or more of the metals mentioned above.

Ferner kann der Grundkörper 110 der Stromschiene 100 auch aus einem anderen Metall oder aus einer anderen metallischen Legierung gebildet sein.Furthermore, the base body 110 of the busbar 100 can also be formed from a different metal or from a different metallic alloy.

Außerdem kann der Grundkörper 110 der Stromschiene 100 grundsätzlich auch aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial und/oder aus einem leitfähigen Kohlenstoffmaterial gebildet sein.In addition, the base body 110 of the busbar 100 can in principle also be formed from a conductive plastic material and/or from a conductive carbon material.

Der erste Kontaktbereich 112 und der zweite Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 sind im montierten Zustand der Stromschiene 100 lösbar, vorzugsweise durch Verschraubung, mit dem jeweils zugeordneten Stromanschluss 174a beziehungsweise 174b verbunden.The first contact area 112 and the second contact area 114 of the busbar 100 are detachably connected to the associated current connection 174a or 174b in the installed state of the busbar 100, preferably by screwing.

Die lösbare Befestigung der Stromschiene 100 an dem ersten Stromanschluss 174a des ersten elektrochemischen Moduls 109a beziehungsweise an dem zweiten Stromanschluss 174b des zweiten elektrochemischen Moduls 109b erfolgt jeweils mittels eines oder mehrerer Befestigungsmittel 178, welche jeweils eine Durchtrittsöffnung 116 im ersten Kontaktbereich 112 und eine damit fluchtende (nicht dargestellte) Durchtrittsöffnung im ersten Stromanschluss 174a beziehungsweise jeweils eine Durchtrittsöffnung 116 im zweiten Kontaktbereich 114 und eine damit fluchtende (nicht dargestellte) Durchtrittsöffnung im zweiten Stromanschluss 174b durchsetzen.The detachable fastening of the busbar 100 to the first electrical connection 174a of the first electrochemical module 109a or to the second electrical connection 174b of the second electrochemical module 109b is effected in each case by means of one or more fastening means 178, which each have a passage opening 116 in the first contact region 112 and a ( (not shown) passage opening in the first power connection 174a or a passage opening 116 in the second contact region 114 and a passage opening (not shown) aligned therewith in the second power connection 174b.

Ein solches Befestigungsmittel 178 kann beispielsweise eine Befestigungsschraube 180 und eine mit der Befestigungsschraube 180 in Eingriff stehende (nicht dargestellte) Befestigungsmutter umfassen.Such a fastener 178 may include, for example, a fastener screw 180 and a fastener nut (not shown) engaged with the fastener screw 180 .

Bei der in den 1 und 2 zeichnerisch dargestellten Ausführungsform einer Stromschiene 100 weist dieselbe in jedem der Kontaktbereiche 112 und 114 jeweils zwei Durchtrittsöffnungen 116 für Befestigungsmittel 178 auf.At the in the 1 and 2 The embodiment of a conductor rail 100 shown in the drawing has two passage openings 116 for fastening means 178 in each of the contact regions 112 and 114 .

Eine Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100, welche von dem ersten Kontaktbereich 112 zu dem zweiten Kontaktbereich 114 und von dem zweiten Kontaktbereich 114 zu dem ersten Kontaktbereich 112 weist, verläuft vorzugsweise durch die Zentren 132 der Durchtrittsöffnungen 116.A connection direction 126 of the busbar 100, which points from the first contact area 112 to the second contact area 114 and from the second contact area 114 to the first contact area 112, preferably runs through the centers 132 of the passage openings 116.

Die Stromschiene 100 umfasst einen Verbindungsbereich 138, welcher den ersten Kontaktbereich 112 und den zweiten Kontaktbereich 114 miteinander verbindet, wobei der Verbindungsbereich 138 sich längs einer Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 erstreckt und der erste Kontaktbereich 112 und der zweite Kontaktbereich 114 in einer senkrecht zu der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 ausgerichteten Querrichtung 128 der Stromschiene 100 von dem Verbindungsbereich 138 abstehen.The busbar 100 comprises a connection area 138 which connects the first contact area 112 and the second contact area 114 to one another, the connection area 138 extending along a longitudinal direction 130 of the busbar 100 and the first contact area 112 and the second contact area 114 extending perpendicularly to the longitudinal direction 130 of the busbar 100 aligned transverse direction 128 of the busbar 100 protrude from the connection area 138.

Dabei stehen die Kontaktbereiche 112 und 114 bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform einer Stromschiene 100 auf derselben Seite des Verbindungsbereichs 138 der Stromschiene 100 von dem Verbindungsbereich 138 ab.The contact areas 112 and 114 in the embodiment of a busbar 100 shown in the drawing are on the same side of the Connection area 138 of the busbar 100 from the connection area 138.

Die Stromschiene ist somit - in einer Draufsicht auf die Kontaktbereiche 112 und 114 und auf den Verbindungsbereich 138 gesehen - U-förmig ausgebildet.The conductor rail is thus—seen in a plan view of the contact areas 112 and 114 and of the connecting area 138—configured in a U-shape.

Die Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 und die Querrichtung 128 der Stromschiene 100 sind vorzugsweise senkrecht zu einer Axialrichtung der (nicht dargestellten) Zellterminals der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Module 109a, 109b ausgerichtet.The longitudinal direction 130 of the busbar 100 and the transverse direction 128 of the busbar 100 are preferably aligned perpendicular to an axial direction of the (not shown) cell terminals of the electrochemical cells of the electrochemical modules 109a, 109b.

Die in den 1 und 2 dargestellte Stromschiene 100 weist zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 überall im Wesentlichen denselben elektrisch leitenden Querschnitt auf.The in the 1 and 2 The busbar 100 illustrated has essentially the same electrically conductive cross section everywhere between the first contact region 112 and the second contact region 114 .

Eine in den 3 bis 6 dargestellte erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Stromschiene unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Stromschiene 100 dadurch, dass die Stromschiene 100 gemäß den 3 bis 6 im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 mindestens einen querschnittsreduzierten Bereich 142 umfasst, wobei der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene 100 in dem querschnittsreduzierten Bereich 142 durch mindestens eine oder vorzugsweise durch mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel durch drei, Ausnehmungen 144 reduziert ist.one in the 3 until 6 illustrated first embodiment of a busbar according to the invention differs from that in FIGS 1 and 2 Busbar 100 shown in that the busbar 100 according to 3 until 6 comprises at least one area 142 of reduced cross section in the current path between first contact area 112 and second contact area 114, wherein the electrically conductive cross section of busbar 100 in area 142 of reduced cross section is reduced by at least one or preferably by a plurality of recesses 144, in the exemplary embodiment shown by three .

Der querschnittsreduzierte Bereich 142 umfasst vorzugsweise eine oder besonders bevorzugt mehrere Ausnehmungen 144, die als Durchtrittsöffnungen 152 im Grundkörper 110 der Stromschiene 100 ausgebildet sind und sich von einer im montierten Zustand der Stromschiene 100 den miteinander zu verbindenden Stromanschlüssen 174a, 174b zugewandten Unterseite 154 bis zu einer im montierten Zustand der Stromschiene 100 den miteinander zu verbindenden Stromanschlüssen 174a, 174b abgewandten Oberseite 156 durch den ganzen Grundkörper 110 der Stromschiene 100 hindurch erstrecken.Region 142 with reduced cross-section preferably includes one or more preferably a plurality of recesses 144, which are embodied as through-openings 152 in base body 110 of busbar 100 and extend from an underside 154, which, when busbar 100 is installed, faces the power connections 174a, 174b to be connected to one another, to a in the mounted state of the busbar 100, the upper side 156 facing away from the power connections 174a, 174b to be connected to one another extend through the entire base body 110 of the busbar 100.

Vorzugsweise umfasst der querschnittsreduzierte Bereich 142 mehrere solcher Durchtrittsöffnungen 152, insbesondere mindestens drei solche Durchtrittsöffnungen 152, wie im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel.The area 142 with a reduced cross-section preferably comprises a plurality of such through-openings 152, in particular at least three such through-openings 152, as in the exemplary embodiment illustrated in the drawing.

Die Durchtrittsöffnungen 152 folgen längs einer Perforationslinie 150 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 aufeinander und sind durch jeweils eine Engstelle 158 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 von einer benachbarten anderen Durchtrittsöffnung 152 oder von einem äußeren Rand 146 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 getrennt.The through-openings 152 follow one another along a perforation line 150 of the area 142 of reduced cross-section and are each separated by a constriction 158 of the area 142 of reduced cross-section from an adjacent other through-opening 152 or from an outer edge 146 of the area 142 of reduced cross-section.

Dabei ist die Erstreckung mindestens einer Engstelle 158 längs der Perforationslinie 150 vorzugsweise kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, der Erstreckung mindestens einer der der Engstelle 158 benachbarten Durchtrittsöffnung 152 längs der Perforationslinie 150.The extent of at least one constriction 158 along perforation line 150 is preferably less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the extent of at least one of the passage openings 152 adjacent to constriction 158 along perforation line 150.

Die Engstellen 158 sind also kurz im Verhältnis zu den Durchtrittsöffnungen 152 des querschnittsreduzierten Bereichs 142.The constrictions 158 are therefore short in relation to the passage openings 152 of the area 142 with reduced cross section.

Vorzugsweise ist mindestens eine der Durchtrittsöffnungen 152 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 als ein Langloch 160 ausgebildet.Preferably, at least one of the passage openings 152 of the area 142 with reduced cross-section is designed as an elongated hole 160 .

Besonders bevorzugt sind alle Durchtrittsöffnungen 152 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 als jeweils ein Langloch 160 ausgebildet.All passage openings 152 of the area 142 with reduced cross-section are particularly preferably designed as a slot 160 in each case.

Der elektrisch leitende Querschnitt des querschnittsreduzierten Bereichs 142 ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, des elektrisch leitenden Querschnitts, den der betreffende querschnittsreduzierte Bereich 142 ohne das Vorhandensein der Ausnehmungen 144 aufweisen würde.The electrically conductive cross section of the area 142 with reduced cross section is preferably less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the electrically conductive cross section that the relevant area 142 with reduced cross section would have without the presence of the recesses 144.

Ferner ist der elektrisch leitende Querschnitt des querschnittsreduzierten Bereichs 142 der Stromschiene 100 vorzugsweise kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Drittel, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel, des elektrisch leitenden Querschnitts eines sich im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 an den querschnittsreduzierten Bereich 142 anschließenden Bereichs 162 der Stromschiene 100.Furthermore, the electrically conductive cross section of area 142 of reduced cross section of busbar 100 is preferably less than half, in particular less than a third, particularly preferably less than a quarter, of the electrically conductive cross section of a current path between first contact area 112 and second contact area 114 of busbar 100 to region 162 of busbar 100 adjoining region 142 with reduced cross section.

Bei der dargestellten Ausführungsform einer Stromschiene 100 weist die Stromschiene 100 nur einen einzigen querschnittsreduzierten Bereich 142 im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 auf.In the illustrated embodiment of a busbar 100 , the busbar 100 has only a single region 142 of reduced cross section in the current path between the first contact region 112 and the second contact region 114 of the busbar 100 .

Bei einer Variante der dargestellten Ausführungsform einer Stromschiene 100 könnte aber auch vorgesehen sein, dass die Stromschiene 100 mehrere, beispielsweise zwei oder mehr, in der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 aufeinander folgende und vorzugsweise in der Längsrichtung 130 voneinander beabstandete querschnittsreduzierte Bereiche 142 im Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 aufweist.In a variant of the illustrated embodiment of a busbar 100, however, provision could also be made for the busbar 100 to have a plurality of, for example two or more, regions 142 of reduced cross section which follow one another in the longitudinal direction 130 of the busbar 100 and are preferably spaced apart from one another in the longitudinal direction 130 in the current path between the first th contact area 112 and the second contact area 114 of the busbar 100 has.

Der Grundkörper 110 der Stromschiene 100 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 50 W/mK, insbesondere von mindestens 150 W/mK, besonders bevorzugt von mindestens 200 W/mK, aufweist und/oder eine spezifische Wärmekapazität von mindestens 200 J/kgK, insbesondere von mindestens 350 J/kgK, besonders bevorzugt von mindestens 800 J/kgK, aufweist.The base body 110 of the busbar 100 is preferably formed from a material that has a thermal conductivity of at least 50 W/mK, in particular of at least 150 W/mK, particularly preferably of at least 200 W/mK, and/or a specific thermal capacity of at least 200 J/kgK, in particular at least 350 J/kgK, particularly preferably at least 800 J/kgK.

Ein solches Material kann insbesondere eine Kupferlegierung oder eine Aluminiumlegierung sein.Such a material can in particular be a copper alloy or an aluminum alloy.

Der querschnittsreduzierte Bereich 142 bildet entlang des Strompfades von dem ersten Kontaktbereich 112 zu dem zweiten Kontaktbereich 114 eine Kette von Ausnehmungen 144.The area 142 with reduced cross-section forms a chain of recesses 144 along the current path from the first contact area 112 to the second contact area 114.

Die Ausnehmungen 144 sind vorzugsweise bei der Bildung des Grundkörpers 110 oder nach der Bildung des Grundkörpers 110 aus demselben herausgetrennt, beispielsweise ausgestanzt, oder, vorzugsweise mittels eines Lasers, herausgeschnitten.The recesses 144 are preferably cut out of the base body 110 during the formation of the base body 110 or after the formation thereof, for example punched out or, preferably, cut out by means of a laser.

Die Ausnehmungen 144 weisen vorzugsweise einen gerundeten Rand 164 auf, um ein Einreißen des Grundkörpers 110 nach der Herstellung der Ausnehmungen 144 in dem Grundkörper 110 zu vermeiden.The recesses 144 preferably have a rounded edge 164 in order to prevent the base body 110 from tearing after the recesses 144 have been produced in the base body 110 .

Die Perforationslinie 150, längs welcher die Ausnehmungen 144 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 aufeinander folgen, verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung 128 der Stromschiene 100.Perforation line 150, along which recesses 144 of area 142 with reduced cross-section follow one another, preferably runs essentially parallel to transverse direction 128 of busbar 100.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ausdehnung jeder Ausnehmung 144 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 längs der Längsrichtung 130 beziehungsweise parallel zu der Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100 höchstens die Hälfte, insbesondere höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Viertel, der Ausdehnung derselben Ausnehmung 144 längs der Querrichtung 128 der Stromschiene 100 beträgt.It is preferably provided that the extent of each recess 144 of the area 142 with reduced cross section along the longitudinal direction 130 or parallel to the connection direction 126 of the busbar 100 is at most half, in particular at most a third, particularly preferably at most a quarter, of the extent of the same recess 144 in the transverse direction 128 of the busbar is 100.

Aufgrund der geringen Ausdehnung der Ausnehmungen 144 in der Längsrichtung 130 beziehungsweise parallel zu der Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100 wird der elektrische Widerstand des Strompfads der Stromschiene 100 von dem ersten Kontaktbereich 112 zu dem zweiten Kontaktbereich 114 durch den querschnittsreduzierten Bereich 142 nur geringfügig erhöht.Due to the small extent of the recesses 144 in the longitudinal direction 130 or parallel to the connection direction 126 of the busbar 100, the electrical resistance of the current path of the busbar 100 from the first contact area 112 to the second contact area 114 is increased only slightly by the area 142 with reduced cross section.

Die thermische Leitfähigkeit der Stromschiene 100 wird durch die Querschnittsreduktion im Bereich des querschnittsreduzierten Bereichs 142 der Stromschiene 100 jedoch stark reduziert.However, the thermal conductivity of busbar 100 is greatly reduced by the reduction in cross section in the region of region 142 of reduced cross section of busbar 100 .

Die mechanischen Eigenschaften des Verbindungsbereichs 138 der Stromschiene 100 bleiben dabei im Wesentlichen erhalten.The mechanical properties of the connection area 138 of the busbar 100 are essentially retained.

Die Engstellen 158 in dem querschnittsreduzierten Bereich 142 entwärmen sich trotz der hohen Stromdichte aufgrund der unmittelbar angrenzenden großen Flächen der sich an die querschnittsreduzierten Bereiche 142 anschließenden Bereiche 162 der Stromschiene 100 gut.The bottlenecks 158 in the area 142 with reduced cross section heat up well despite the high current density due to the immediately adjacent large areas of the areas 162 of the busbar 100 adjoining the areas 142 with reduced cross section.

Das Wirkprinzip der querschnittsreduzierten Bereiche 142 ist ähnlich wie bei sogenannten Wärmefallen auf elektrischen Leiterbahnen.The principle of action of the areas 142 with reduced cross section is similar to what are known as heat traps on electrical conductor tracks.

Dadurch, dass für den elektrischen Strom, der zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 fließt, die starke Querschnittsreduktion in dem querschnittsreduzierten Bereich 142 nur über eine sehr kurze Strecke längs der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 hinweg wirksam wird, ist die Erhöhung des elektrischen Widerstands der Stromschiene 100 nur gering, vorzugsweise geringer als 10 %.Due to the fact that for the electric current flowing between the first contact area 112 and the second contact area 114 of the busbar 100, the strong cross-sectional reduction in the cross-sectionally reduced area 142 is only effective over a very short distance along the longitudinal direction 130 of the busbar 100 the increase in the electrical resistance of the busbar 100 is only slight, preferably less than 10%.

Für die Übertragung von Wärme stellt die Querschnittsverringerung in dem querschnittsreduzierten Bereich 142 jedoch ein erhebliches Hindernis dar, so dass sich der thermische Widerstand der Stromschiene 100 in der Längsrichtung 130 beziehungsweise parallel zu der Verbindungsrichtung 126 um vorzugsweise mindestens 200 % erhöht.However, the reduction in cross section in area 142 with reduced cross section represents a significant obstacle to the transfer of heat, so that the thermal resistance of busbar 100 in longitudinal direction 130 or parallel to connection direction 126 increases by preferably at least 200%.

Durch diese deutliche Erhöhung des thermischen Widerstands der Stromschiene 100 wird die Propagation einer Temperaturerhöhung von dem ersten elektrochemischen Modul 109a zu dem zweiten elektrochemischen Modul 109b deutlich verzögert, vorzugsweise um mindestens 10 Sekunden, insbesondere um mindestens 15 Sekunden, besonders bevorzugt um mindestens 20 Sekunden.This significant increase in the thermal resistance of the busbar 100 significantly delays the propagation of a temperature increase from the first electrochemical module 109a to the second electrochemical module 109b, preferably by at least 10 seconds, in particular by at least 15 seconds, particularly preferably by at least 20 seconds.

Somit kann verhindert werden, dass bei einem „thermal runaway“ einer elektrochemischen Zelle in dem ersten elektrochemischen Modul 109a aufgrund einer Wärmeübertragung über die Stromschiene 100 auch ein „thermal runaway“ einer elektrochemischen Zelle in dem zweiten elektrochemischen Modul 109b ausgelöst wird.It is thus possible to prevent a “thermal runaway” of an electrochemical cell in the first electrochemical module 109a from being triggered in the second electrochemical module 109b due to heat transfer via the busbar 100 in the event of a “thermal runaway”.

Diese Verzögerung der thermischen Propagation zwischen dem ersten elektrochemischen Modul 109a und dem zweiten elektrochemischen Modul 109b ist besonders wirksam, wenn zwischen dem Gehäuse 166 des ersten elektrochemischen Moduls 109a und dem Gehäuse 166 des zweiten elektrochemischen Moduls 109b eine Wärmeisolierung angeordnet ist, wobei der thermische Widerstand der Wärmeisolierung vorzugsweise größer ist als ein Viertel, insbesondere größer als ein Drittel, besonders bevorzugt größer als die Hälfte, beispielsweise größer als zwei Drittel, des thermischen Widerstands der Stromschiene 100.This delay in thermal propagation between the first electrochemical module 109a and the second electrochemical module 109b is particularly effective when between thermal insulation is arranged on the housing 166 of the first electrochemical module 109a and the housing 166 of the second electrochemical module 109b, wherein the thermal resistance of the thermal insulation is preferably greater than a quarter, in particular greater than a third, particularly preferably greater than half, for example greater than two-thirds of the thermal resistance of the busbar 100.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zwischen den Gehäusen der elektrochemischen Module 109a und 109b angeordnete Wärmeisolierung eine Luftschicht und/oder eine Wärmeisolierungsschicht aus einem Festkörpermaterial umfasst.This can be achieved, for example, in that the thermal insulation arranged between the housings of the electrochemical modules 109a and 109b comprises an air layer and/or a thermal insulation layer made of a solid material.

Die Schicht aus dem wärmeisolierenden Feststoffmaterial kann beispielsweise Glimmer umfassen.The layer of the heat-insulating solid material may comprise mica, for example.

Vorzugsweise sind die Engstellen 158 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 der Stromschiene 100 im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordnet.The constrictions 158 of the area 142 of the busbar 100 with reduced cross-section are preferably arranged essentially equidistant from one another.

Die Engstellen 158 sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie im Fall des Abrufs von Spitzenströmen aus der elektrochemischen Vorrichtung 111 im jeweiligen Anwendungsfall stets weit unter der Auslöseschwelle von im Stromkreis vorhandenen Sicherungen arbeiten.The constrictions 158 are preferably dimensioned in such a way that when peak currents are drawn from the electrochemical device 111 in the respective application, they always work well below the triggering threshold of fuses present in the circuit.

Der querschnittsreduzierte Bereich 142 kann im Wesentlichen mittig an dem Verbindungsbereich 138 der Stromschiene 100 angeordnet sein.The area 142 with reduced cross-section can be arranged essentially centrally on the connection area 138 of the busbar 100 .

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der im Verbindungsbereich 138 angeordnete querschnittsreduzierte Bereich 142 gegenüber einer mittigen Anordnung zu dem ersten Kontaktbereich 112 oder zu dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 hin versetzt angeordnet ist.As an alternative to this, it can be provided that the cross-sectionally reduced area 142 arranged in the connection area 138 is arranged offset relative to a central arrangement towards the first contact area 112 or towards the second contact area 114 of the busbar 100 .

Bei einer weiteren Variante der zeichnerisch dargestellten Stromschiene 100 ist vorgesehen, dass die Stromschiene 100 mindestens einen querschnittsreduzierten Bereich 142 aufweist, welcher sich schräg zu der Querrichtung 128 der Stromschiene 100 erstreckt, das heißt, dass die Perforationslinie 150 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 mit der Querrichtung 128 einen spitzen Winkel einschließt.In a further variant of the busbar 100 shown in the drawing, it is provided that the busbar 100 has at least one region 142 of reduced cross-section, which extends obliquely to the transverse direction 128 of the busbar 100, i.e. the perforation line 150 of the region 142 of reduced cross-section coincides with the transverse direction 128 includes an acute angle.

Ein solcher querschnittsreduzierter Bereich 142 erstreckt sich vorzugsweise schräg zu dem Verbindungsbereich 138 über den Verbindungsbereich 138 hinweg, das heißt von einem Endbereich, der auf der dem ersten Kontaktbereich 112 zugewandten Seite des Verbindungsbereichs 138 liegt, durch den Verbindungsbereich 138 hindurch bis zu einem weiteren Endbereich, der auf der dem zweiten Kontaktbereich 114 zugewandten Seite des Verbindungsbereichs 138 liegt.Such a cross-sectionally reduced area 142 preferably extends obliquely to the connection area 138 across the connection area 138, i.e. from an end area, which is on the side of the connection area 138 facing the first contact area 112, through the connection area 138 to a further end area, which lies on the side of the connection region 138 facing the second contact region 114 .

Eine solche schräg zur Querrichtung 128 verlaufende Ausgestaltung des querschnittsreduzierten Bereichs 142 weist eine die Stromschiene 100 mechanisch stabilisierende Wirkung auf.Such a configuration of the area 142 with reduced cross section running obliquely to the transverse direction 128 has a mechanically stabilizing effect on the busbar 100 .

Bei einer weiteren Variante der Stromschiene 100 kann vorgesehen sein, dass die Stromschiene 100 mindestens einen querschnittsreduzierten Bereich 142 aufweist, der sich ringförmig um den ersten Kontaktbereich 112 oder ringförmig um den zweiten Kontaktbereich 114 herum erstreckt. Die Perforationslinie 150 eines solchen querschnittsreduzierten Bereichs 142 ist ringförmig geschlossen ausgebildet, und die Ausnehmungen 144 eines solchen querschnittsreduzierten Bereichs 142 sind vorzugsweise alle als Durchtrittsöffnungen 152 im Grundkörper 110 der Stromschiene 100, insbesondere als Langlöcher 160, ausgebildet.In a further variant of the busbar 100 it can be provided that the busbar 100 has at least one region 142 with a reduced cross section, which extends in a ring around the first contact region 112 or in a ring around the second contact region 114 . The perforation line 150 of such a cross-section-reduced area 142 is closed in the form of a ring, and the recesses 144 of such a cross-section-reduced area 142 are preferably all configured as passage openings 152 in the base body 110 of the busbar 100, in particular as oblong holes 160.

Im Übrigen stimmen alle vorstehend erläuterten Varianten der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform einer Stromschiene 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 3 bis 6 zeichnerisch dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Otherwise, all variants explained above of the embodiment of a conductor rail 100 shown in the drawing correspond to the one shown in FIGS 3 until 6 first embodiment shown in the drawing, to the extent that reference is made to the above description.

Die erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Stromschiene 100 stimmt, soweit nicht anders beschrieben, hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Unless otherwise described, the first embodiment of a conductor rail 100 according to the invention corresponds to that in FIGS 1 and 2 illustrated embodiment match, to the above description reference is made to that extent.

Die elektrochemische Vorrichtung 111, in welcher die erfindungsgemäße Stromschiene 100 verwendbar ist, stimmt hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 und 2 dargestellten elektrochemischen Vorrichtung 111 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.The electrochemical device 111, in which the conductor rail 100 according to the invention can be used, is correct in terms of structure and function and manufacturing method with the 1 and 2 illustrated electrochemical device 111 match, to which reference is made to the above description.

Eine in den 7 bis 10 dargestellte zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Stromschiene 100 unterscheidet sich von der in den 3 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Durchtrittsöffnungen 152 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 nicht als Langlöcher 160, sondern zumindest teilweise, vorzugsweise alle, als kreisförmige Löcher 165 ausgebildet sind.one in the 7 until 10 illustrated second embodiment of a busbar 100 according to the invention differs from that in FIGS 3 until 6 illustrated first embodiment in that the passage openings 152 of the cross-sectionally reduced region 142 are not designed as oblong holes 160, but at least partially, preferably all, as circular holes 165.

Solche kreisförmigen Löcher 165 neigen bei einer mechanischen Wechselbelastung der Stromschiene 100 weniger zum Ausreißen als Langlöcher 160.Such circular holes 165 are less prone to tearing out when the busbar 100 is subject to alternating mechanical loads than elongated holes 160.

Die Anzahl der kreisförmigen Löcher 165 bei der zweiten Ausführungsform kann größer sein als die Anzahl der Langlöcher 160 bei der ersten Ausführungsform und beispielsweise fünf betragen.The number of circular holes 165 in the second embodiment may be greater than the number of elongated holes 160 in the first embodiment, for example, five.

Im Übrigen stimmt die in den 7 bis 10 dargestellte zweite Ausführungsform einer Stromschiene 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 3 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsform sowie mit deren vorstehend beschriebenen Varianten überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the correct in the 7 until 10 illustrated second embodiment of a busbar 100 in terms of structure, function and manufacturing method with the in the 3 until 6 illustrated first embodiment as well as with the variants described above, to the extent to which reference is made to the above description.

Eine in den 11 bis 15 dargestellte dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Stromschiene 100 unterscheidet sich von der in den 7 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass der querschnittsreduzierte Bereich 142 der Stromschiene 100 keine als kreisförmige Löcher 165 ausgebildeten Durchtrittsöffnungen 152 umfasst, sondern stattdessen eine Mehrzahl von querschnittsreduzierenden Elementen 182, welche jeweils einen Einschnitt 184 und eine Ausstülpung 186 umfassen.one in the 11 until 15 illustrated third embodiment of a busbar 100 according to the invention differs from that in FIGS 7 until 10 illustrated second embodiment in that the cross-sectionally reduced area 142 of the busbar 100 does not include any through-openings 152 designed as circular holes 165, but instead a plurality of cross-sectionally reducing elements 182, each of which includes an incision 184 and a protuberance 186.

Wie am besten aus 14 zu ersehen ist, nehmen die Ausstülpungen 186 nicht an der Stromleitung zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 114 der Stromschiene 100 teil, so dass der für die Stromleitung wirksame Querschnitt der Stromschiene 100 auf die zwischen den Ausstülpungen 186 liegenden Zwischenbereiche 188 des querschnittsreduzierten Bereichs 142 beschränkt ist.How best 14 can be seen, the protuberances 186 do not participate in the current conduction between the first contact region 112 and the second contact region 114 of the busbar 100, so that the cross section of the busbar 100 effective for the current conduction falls on the intermediate regions 188 lying between the protuberances 186 of the region with the reduced cross section 142 is limited.

Durch diese Ausstülpungen 186 wird somit der elektrisch leitende Querschnitt der Stromschiene 100, welcher die Querschnitte der Ausstülpungen 186 nicht umfasst, wirksam reduziert.The electrically conductive cross section of the conductor rail 100, which does not include the cross sections of the protuberances 186, is thus effectively reduced by these protuberances 186.

Im Übrigen stimmt die in den 11 bis 15 dargestellte dritte Ausführungsform einer Stromschiene 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 7 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsform und deren Varianten überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the correct in the 11 until 15 illustrated third embodiment of a busbar 100 in terms of structure, function and manufacturing method with the in the 7 until 10 illustrated second embodiment and its variants, to the extent to which reference is made to the above description.

Eine in 16 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 111 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten elektrochemischen Vorrichtung 111 dadurch, dass die elektrochemische Vorrichtung 111 mindestens drei elektrochemische Module 109 umfasst, wobei ein Stromanschluss 174a des ersten elektrochemischen Moduls 109a mit einem Stromanschluss 174b des zweiten elektrochemischen Moduls 109b elektrisch leitend mittels eines Modulverbinders 176 verbunden ist, welcher eine Stromschiene 100 umfasst, bei welcher der erste Kontaktbereich 112 und der zweite Kontaktbereich 114 nicht quer zu der Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100, sondern parallel zu der Verbindungsrichtung 126 und damit auch parallel zu der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 von dem Verbindungsbereich 138 der Stromschiene 100 abstehen.one inside 16 illustrated second embodiment of an electrochemical device 111 differs from that in FIGS 1 and 2 Electrochemical device 111 illustrated in that the electrochemical device 111 comprises at least three electrochemical modules 109, wherein a power connection 174a of the first electrochemical module 109a is electrically conductively connected to a power connection 174b of the second electrochemical module 109b by means of a module connector 176, which includes a busbar 100 , in which the first contact region 112 and the second contact region 114 do not protrude transversely to the connection direction 126 of the busbar 100, but rather parallel to the connection direction 126 and thus also parallel to the longitudinal direction 130 of the busbar 100 from the connection region 138 of the busbar 100.

Die Stromschiene 100 weist daher bei dieser Ausführungsform - in der Draufsicht von oben auf den Verbindungsbereich 138 und die beiden Kontaktbereiche 112 und 114 gesehen - eine im Wesentlichen rechteckige oder gerade Form auf.In this embodiment, the conductor rail 100 therefore has a substantially rectangular or straight shape—seen in the top view of the connection area 138 and the two contact areas 112 and 114 .

Die Durchtrittsöffnungen 116 in den Kontaktbereichen 112 und 114, durch welche sich die Befestigungsmittel 178 zum Befestigen der Stromschiene 100 an dem jeweiligen Stromanschluss 174a, 174b hindurch erstrecken, sind dabei in jedem der Kontaktbereiche 112, 114 jeweils längs der Verbindungsrichtung 126 und längs der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 voneinander beabstandet.The passage openings 116 in the contact regions 112 and 114, through which the fastening means 178 for fastening the busbar 100 to the respective power connection 174a, 174b extend, are in each of the contact regions 112, 114 along the connection direction 126 and along the longitudinal direction 130 of the busbar 100 spaced apart.

Die Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100 verläuft durch die Zentren 132 dieser Durchtrittsöffnungen 116 hindurch.The connection direction 126 of the busbar 100 runs through the centers 132 of these passage openings 116 .

In dem querschnittsreduzierten Bereich 142 der Stromschiene 100 können bei dieser Ausführungsform als kreisförmige Löcher 165 ausgebildete Ausnehmungen 144 vorgesehen sein.In this embodiment, recesses 144 embodied as circular holes 165 can be provided in the area 142 of reduced cross section of the conductor rail 100 .

Statt kreisförmiger Löcher 165 können bei dieser Ausführungsform einer Stromschiene 100 aber auch Langlöcher 160 oder Einschnitte 184 mit daran angrenzenden Ausstülpungen 186 vorgesehen sein.Instead of circular holes 165, however, elongated holes 160 or incisions 184 with protuberances 186 adjoining them can also be provided in this embodiment of a conductor rail 100.

Im Übrigen stimmt diese Ausführungsform einer Stromschiene 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 7 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Otherwise, this embodiment of a power rail 100 is correct in terms of structure, radio tion and production method with the in the 7 until 10 illustrated second embodiment match, to the above description reference is made to that extent.

Ein weiterer Stromanschluss 174c des zweiten elektrochemischen Moduls 109b ist mittels einer weiteren Ausführungsform einer Stromschiene 100 mit einem Stromanschluss 174d des dritten elektrochemischen Moduls 109c elektrisch leitend verbunden.A further power connection 174c of the second electrochemical module 109b is electrically conductively connected to a power connection 174d of the third electrochemical module 109c by means of a further embodiment of a busbar 100 .

Auch bei dieser Ausführungsform einer Stromschiene 100 stehen der erste Kontaktbereich 112 und der zweite Kontaktbereich 114 parallel zu der Verbindungsrichtung 126 der Stromschiene 100 und damit parallel zu der Längsrichtung 130 der Stromschiene 100 von dem Verbindungsbereich 138 der Stromschiene 100 ab.In this embodiment of a busbar 100 too, the first contact region 112 and the second contact region 114 protrude from the connection region 138 of the busbar 100 parallel to the connection direction 126 of the busbar 100 and thus parallel to the longitudinal direction 130 of the busbar 100 .

Diese Ausführungsform einer Stromschiene 100 weist daher - in einer Draufsicht von oben auf den Verbindungsbereich 138 und die beiden Kontaktbereiche 112 und 114 gesehen - eine rechteckige oder gerade Form auf.This embodiment of a busbar 100 therefore has—seen in a plan view from above onto the connection area 138 and the two contact areas 112 and 114—a rectangular or straight shape.

Dabei sind in beiden Kontaktbereichen 112 und 114 die Durchtrittsöffnungen 116, durch welche sich die Befestigungsmittel 178 zur Befestigung der Stromschiene 100 an den Stromanschlüssen 174c, 174d hindurch erstrecken, in der Querrichtung 128 der Stromschiene 100 nebeneinander angeordnet und längs der Querrichtung 128 der Stromschiene 100 voneinander beabstandet.In both contact regions 112 and 114, the passage openings 116, through which the fastening means 178 for fastening the busbar 100 to the power connections 174c, 174d extend, are arranged next to one another in the transverse direction 128 of the busbar 100 and apart from one another along the transverse direction 128 of the busbar 100 spaced.

In dem querschnittsreduzierten Bereich 142 der Stromschiene 100 können bei dieser Ausführungsform als Langlöcher 160 ausgebildete Ausnehmungen 144 vorgesehen sein.In this embodiment, recesses 144 embodied as oblong holes 160 can be provided in the area 142 of reduced cross section of the conductor rail 100 .

Statt der Langlöcher 160 können aber auch kreisförmige Löcher 165 oder Einschnitte 184 mit angrenzenden Ausstülpungen 186 vorgesehen sein.Instead of the elongated holes 160, however, circular holes 165 or incisions 184 with adjoining protuberances 186 can also be provided.

Im Übrigen stimmt diese Ausführungsform einer Stromschiene 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 3 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Apart from that, this embodiment of a busbar 100 agrees with that in FIGS 3 until 6 illustrated first embodiment match, to the above description reference is made to that extent.

Im Übrigen stimmt die in 16 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 16 illustrated second embodiment of an electrochemical device 100 in terms of structure, function and manufacturing method with in the 1 and 2 illustrated embodiment match, to the above description reference is made to that extent.

Claims

Busbar for electrically conductively connecting a first component of an electrochemical device (111) and a second component of the electrochemical device (111), comprising a first contact area (112) for electrically conductively connecting the busbar (100) to the first component and a second contact area ( 114) for electrically conductively connecting the busbar (100) to the second component, characterized in that the busbar (100) has at least one cross-sectionally reduced region (142) in the current path between the first contact region (112) and the second contact region (114), in which the electrically conductive cross section of the conductor rail (100) is reduced by at least one recess (144).

busbar after claim 1 , characterized in that the cross-sectionally reduced area (142) comprises one or more passage openings (152).

busbar after claim 2 , characterized in that at least one of the passage openings (152) has a rounded edge (164).

Power rail after one of claims 2 or 3 , characterized in that at least one of the passage openings (152) is designed as a circular hole (165), as a slot (160) or as an incision (184).

Power rail after one of claims 2 until 4 , characterized in that the area (142) with a reduced cross-section comprises a plurality of passage openings (152) which follow one another along a perforation line (150) and are separated from one another by a constriction (158) or an intermediate space (188).

busbar after claim 5 , characterized in that the extent of at least one constriction (158) or an intermediate space (188) along the perforation line (150) is less than half the extent of at least one of the passage openings (152 ) along the perforation line (150).

Power rail after one of claims 2 until 6 , characterized in that a plurality of through-openings (152) form a chain of through-openings (152) which extends transversely to a longitudinal direction (130) of the conductor rail (100).

Power rail after one of Claims 1 until 7 , characterized in that the electrically conductive cross-section of the reduced cross-section area (142) is less than half the electrically conductive cross-section that the reduced cross-section area (142) would have without the presence of the recesses (144).

Power rail after one of Claims 1 until 8th , characterized in that the electrically conductive cross section of the area (142) with reduced cross section is smaller than half the electrically conductive cross section of a current path between the first contact area (112) and the second contact area (114) of the busbar (100) on the area with reduced cross section Area (142) adjoining area (162) of the busbar (100).

Power rail after one of Claims 1 until 9 , characterized in that the cross-sectionally reduced area (142) comprises at least one incision (184) and at least one protuberance (186).

busbar after claim 10 , characterized in that a plurality of incisions (184) form a chain of incisions (184) which extends transversely to a longitudinal direction (130) of the conductor rail (100).

Power rail after one of Claims 1 until 11 , characterized in that the conductor rail (100) in the first contact area (112) and/or in the second contact area (114) has in each case one or more fastening means passage openings (116).

Power rail after one of Claims 1 until 12 , characterized in that the busbar (100) comprises a connection area (138) which connects the first contact area (112) and the second contact area (114) to one another, the connection area (138) extending along a longitudinal direction (130) of the busbar ( 100) and the first contact area (112) and/or the second contact area (114) protrude from the connecting area (138) in a transverse direction (128) of the busbar (100) oriented transversely to the longitudinal direction (130).

Power rail after one of Claims 1 until 13 , characterized in that the conductor rail (100) is U-shaped, Z-shaped or rectangular.

Power rail after one of Claims 1 until 14 , characterized in that the busbar (100) comprises a material which has a thermal conductivity of at least 50 W / mK and / or a specific heat capacity of at least 200 J / kgK.

An electrochemical device comprising a first component, a second component and a busbar (100) according to any one of Claims 1 until 15 , which electrically conductively connects the first component and the second component to one another.

Electrochemical device Claim 16 , characterized in that the electrochemical device (111) comprises a first electrochemical module (109a) comprising a plurality of electrochemical cells and a second electrochemical module (109b) comprising a plurality of electrochemical cells, and that the first component is a part of the first electrochemical module (109a) and the second component is part of the second electrochemical module (109b), wherein the busbar (100) is part of a module connector (109a) and the second electrochemical module (109b) that electrically conductively connects one another 176) is.