DE102022201397A1 - Accumulator, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl elektrochemischer Zellen zur Speicherung elektrischer Energie, wobei jeweils eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen zu einem Zellstapel (10) zusammengefasst und mittels eines Kontaktierungselements (16), das sich in Stapelrichtung (X) an dem Zellstapel (10) entlang erstreckt, elektrisch kontaktiert sind. Wenigstens zwei Zellstapel (10) sind in Stapelrichtung (X) hintereinander angeordnet, wobei Kontaktierungselemente (12) beider Zellstapel (10) durch ein elektrisches Verbindungselement (14) miteinander elektrisch verbunden sind, wobei das Verbindungselement (14) mit wenigstens einem Kontaktierungsbereich (16) eines Kontaktierungselements (12) elektrisch verbunden ist. The invention relates to an accumulator, in particular for a motor vehicle, with a plurality of electrochemical cells for storing electrical energy, with a plurality of electrochemical cells being combined to form a cell stack (10) and connected by means of a contacting element (16) in the stacking direction (X). the cell stack (10) extends along, are electrically contacted. At least two cell stacks (10) are arranged one behind the other in the stacking direction (X), contacting elements (12) of both cell stacks (10) being electrically connected to one another by an electrical connecting element (14), the connecting element (14) having at least one contacting region (16) a contacting element (12) is electrically connected.
Description
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an accumulator according to the preamble of claim 1.
Akkumulatoren der in Rede stehenden Art werden insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie dienen dort insbesondere zur Versorgung elektrischer Antriebe zur Bewirkung der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie.Accumulators of the type in question are used in particular in motor vehicles. They are used there in particular to supply electrical drives for effecting the driving movement of the motor vehicle with electrical energy.
Akkumulatoren der in Rede stehenden Art weisen eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen zur Speicherung elektrischer Energie auf. Durch die Verwendung einer Mehrzahl elektrochemischer Zellen wird es ermöglicht, zum einen hohe Kapazitäten, zum anderen aber auch hohe elektrische Leistungen zur Verfügung zu stellen. Akkumulatoren der in Rede stehenden Art sind hierdurch in vorteilhafter Weise für Verwendungen qualifiziert, die entsprechende Anforderungen an die Akkumulatoren stellen, beispielsweise die Verwendung in Kraftfahrzeugen.Accumulators of the type in question have a plurality of electrochemical cells for storing electrical energy. The use of a plurality of electrochemical cells makes it possible, on the one hand, to provide high capacities and, on the other hand, also to provide high electrical power. This advantageously qualifies accumulators of the type in question for uses that place corresponding demands on the accumulators, for example use in motor vehicles.
Um einen kompakten Aufbau derartiger Akkumulatoren zu ermöglichen, können jeweils eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen zu einem Zellstapel zusammengefasst sein. Die zu dem Zellstapel zusammengefassten Zellen werden dann mittels eines Kontaktierungselements, das sich in Stapelrichtung an dem Zellstapel entlang erstreckt, elektrisch kontaktiert. Derartige Kontaktierungselemente werden auch als Busbar bezeichnet. Entsprechend kontaktierte Zellstapel sind beispielsweise aus der
Typischerweise werden einer Mehrzahl derartiger Stapel mit parallel zueinander ausgerichteten Stapelrichtungen in einem gemeinsamen Schutzgehäuse angeordnet. Dabei besteht typischerweise der Wunsch, den in dem Schutzgehäuse zur Verfügung stehenden Raum möglichst gut auszunutzen.A plurality of such stacks are typically arranged in a common protective housing with the stacking directions aligned parallel to one another. In this case, there is typically a desire to utilize the space available in the protective housing as well as possible.
Als problematisch erweist sich bei bekannten Akkumulatoren jedoch, dass die elektrochemischen Zellen beim Laden und/oder Entladen Volumenänderungen unterworfen sind, die sich insbesondere in einer Änderung ihrer Dicke in Stapelrichtung bemerkbar macht. Insbesondere dadurch ist die Menge der elektrochemischen Zellen, die sich zu einem Stapel zusammenfassen lässt bzw. die Abmessung eines derartigen Stapels in Stapelrichtung in der Praxis begrenzt.A problem with known accumulators, however, is that the electrochemical cells are subject to changes in volume during charging and/or discharging, which is particularly noticeable in a change in their thickness in the stacking direction. In particular, this limits the number of electrochemical cells that can be combined to form a stack or the dimensions of such a stack in the stacking direction in practice.
Durch die Limitierung der Länge der Zellstapel in Stapelrichtung ergeben sich letztendlich auch entsprechende Limitierungen hinsichtlich der erreichbaren Abmessungen des Schutzgehäuses, die sinnvoll durch parallel zueinander angeordneter Zellstapel ausgenutzt werden können.Limiting the length of the cell stacks in the stacking direction ultimately also results in corresponding limitations with regard to the achievable dimensions of the protective housing, which can be sensibly exploited by cell stacks arranged parallel to one another.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator aufzuzeigen, bei dem eine größere Menge an Zellen in Stapelrichtung hintereinander angeordnet werden können.The invention is therefore based on the object of demonstrating an accumulator in which a larger number of cells can be arranged one behind the other in the stacking direction.
Die Aufgabe wird durch einen Akkumulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafter Ausführungsformen.The object is solved by an accumulator with the features of claim 1. The features of the dependent claims relate to advantageous embodiments.
Der Akkumulator weist eine Mehrzahl elektrochemischer Zellen zur Speicherung elektrischer Energie auf. Bei den Zellen kann es sich um Pouchzellen handeln, Alternativ und/oder ergänzend kann es sich auch um Zellen handeln, die über eigene Zellgehäuse verfügen. Die Zellgehäuse können hierbei insbesondere flächig und von einer - zumindest im wesentlichen - quaderförmigen Grundform sein.The accumulator has a plurality of electrochemical cells for storing electrical energy. The cells can be pouch cells. Alternatively and/or additionally, they can also be cells that have their own cell housing. In this case, the cell housings can in particular be flat and of a—at least essentially—cuboid basic shape.
Es ist jeweils eine Mehrzahl der elektrochemischen Zellen zu einem Zellstapel zusammengefasst. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Zellen eine beim Zusammenbau des Akkumulators mechanisch handhabbare Einheit bilden. In dem Zellstapel ist die Mehrzahl Zellen in Stapelrichtung hintereinander angeordnet. Dabei erstrecken sich die Elektroden der einzelnen Zellen insbesondere flächig. Die flächige Erstreckung ist hierbei insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung orientiert.In each case, a plurality of the electrochemical cells are combined to form a cell stack. In particular, this can mean that the cells form a unit that can be handled mechanically when the accumulator is assembled. In the cell stack, the plurality of cells are arranged one behind the other in the stacking direction. In this case, the electrodes of the individual cells extend in particular over an area. In this case, the planar extent is oriented in particular perpendicularly to the stacking direction.
Der Akkumulator kann eine bevorzugte Orientierung mit einer Unterseite und einer Oberseite aufweisen. Bei der bevorzugten Orientierung handelt es sich insbesondere auch um die Orientierung, in der der Akkumulator zusammengebaut wird. Insbesondere dann, wenn beim Zusammenbau des Akkumulators Werkstoffe verwendet werden, die sich im Rahmen der Herstellung verfestigen, beispielsweise Werkstoffe zum Ausfüllen von Hohlräumen, wie sogenannte gap filler, ist die bevorzugte Orientierung für den Zusammenbau des Akkumulator von Bedeutung und durch diesen definiert. Die Stapelrichtung entspricht insbesondere einer horizontalen Richtung bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators.The accumulator can have a preferred orientation with a bottom and a top. The preferred orientation is in particular also the orientation in which the accumulator is assembled. The preferred orientation for assembling the accumulator is important and defined by it, particularly when materials are used during assembly of the accumulator which solidify during production, for example materials for filling cavities, such as so-called gap fillers. The stacking direction corresponds in particular to a horizontal direction based on the preferred orientation of the accumulator.
Die zu einem Zellstapel zusammengefassten elektrochemischen Zellen sind mittels eines Kontaktierungselements, das sich in Stapelrichtung an dem Zellstapel entlang erstreckt, elektrisch kontaktiert. Über das Kontaktierungselement wird die elektrische Verschaltung der Zellen gewährleistet. Zudem kann das Kontaktierungselement Nebenfunktionen, beispielsweise beim Zusammenfassen der Zellen zu dem Zeltstapel, aufweisen. Das Kontaktierungselement erstreckt sich insbesondere bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators entlang einer vertikal orientierten Seite des Zellstapels. Auf diese Weise kann der Zellstapel mit seiner bezogen auf die bevorzugte Ausrichtung des Akkumulators nach unten weisenden Unterseite auf einer Unterlage, die insbesondere durch das Gehäuse des Akkumulator bereitgestellt wird, angeordnet werden. Vorzugsweise weist ein Zellstapel hierbei zwei Kontaktierungselemente auf, die sich entlang voneinander abgewandter vertikaler Seiten des Zellstapels in Stapelrichtung an dem Zellstapel entlang erstrecken. Die beiden Kontaktierungselemente des Zellstapels dienen in diesem Zusammenhang insbesondere dazu, die gewünschte Verschaltung der einzelnen Pole der einzelnen Zellen zu realisieren und gleichzeitig eine Kontaktierung des gesamten Zellstapels als elektrische Einheit zu ermöglichen.The electrochemical cells combined to form a cell stack are electrically contacted by means of a contacting element which extends along the cell stack in the stacking direction. The electrical interconnection of the cells is ensured via the contacting element. In addition, the contacting element can have secondary functions, for example when combining the cells to form the tent stack. The contacting element extends along in particular with respect to the preferred orientation of the accumulator a vertically oriented side of the cell stack. In this way, the cell stack can be arranged with its underside pointing downwards in relation to the preferred orientation of the accumulator on a base which is provided in particular by the housing of the accumulator. In this case, a cell stack preferably has two contacting elements which extend along the cell stack in the stacking direction along vertical sides of the cell stack which are remote from one another. In this context, the two contacting elements of the cell stack serve in particular to implement the desired interconnection of the individual poles of the individual cells and at the same time to enable contacting of the entire cell stack as an electrical unit.
Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Zellstapel in Stapelrichtung hintereinander angeordnet sind. Dabei sind Kontaktierungselemente beider Zellstapel durch ein elektrisches Verbindungselement miteinander elektrisch verbunden. Das Verbindungselement wiederum ist mit wenigstens einem Kontaktierungsbereich eines Kontaktierungselements verbunden. Vorzugsweise ist das Verbindungselement mit zwei Kontaktierungsbereichen beider verbundener Zellstapel verbunden.The object is achieved in particular in that at least two cell stacks are arranged one behind the other in the stacking direction. In this case, contacting elements of both cell stacks are electrically connected to one another by an electrical connecting element. The connecting element in turn is connected to at least one contacting area of a contacting element. The connecting element is preferably connected to two contacting areas of both connected cell stacks.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Anordnung, bei der wenigstens zwei Zellstapel in Stapelrichtung hintereinander angeordnet sind, ein hinreichendes Maß an Relativbewegung zwischen beiden Zellstapeln zugelassen werden kann, so dass insgesamt eine größere Menge an Zellen entlang der Stapelrichtung angeordnet werden kann als im Falle eines einzelnen Zellstapels. Die Stapelrichtungen beider Zellstapel verlaufen hierbei als gemeinsame Stapelrichtung parallel.It has been shown that such an arrangement, in which at least two cell stacks are arranged one behind the other in the stacking direction, allows a sufficient degree of relative movement between the two cell stacks, so that overall a larger number of cells can be arranged along the stacking direction than in the case of a single cell stack. The stacking directions of both cell stacks here run parallel as a common stacking direction.
Das Verbindungselement kann mit dem Verbindungsbereich insbesondere mittels einer in eine Mutter eingeschraubten Schraube verbunden sein. Eine derartige Schraubverbindung kann einen zuverlässigen elektrischen Kontakt herstellen und gleichzeitig die mechanischen Kräfte übertragen, die bei Relativbewegungen der miteinander verbundenen Zellstapel entstehen. Darüber hinaus ist das Herstellen einer derartigen Schraubverbindung grundsätzlich gut automatisierbar. Die Achse der Schraube kann hierbei, zumindest im wesentlichen, senkrecht zur Stapelrichtung orientiert sein. Eine derartige Orientierung der Schraube ermöglicht insbesondere dann eine gute Automatisierung des Vorgangs, wenn die Schraube bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators von oben in die Mutter eingeschraubt ist. Dies bedeutet, dass bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators die Achse der Schraube, zumindest im wesentlichen, vertikal orientiert ist.The connecting element can be connected to the connecting area in particular by means of a screw screwed into a nut. Such a screw connection can establish a reliable electrical contact and at the same time transmit the mechanical forces that arise during relative movements of the cell stacks that are connected to one another. In addition, the production of such a screw connection can generally be easily automated. The axis of the screw can be oriented, at least essentially, perpendicularly to the stacking direction. Such an orientation of the screw enables the process to be well automated, in particular when the screw is screwed into the nut from above in relation to the preferred orientation of the accumulator. This means that, based on the preferred orientation of the accumulator, the axis of the screw is oriented, at least essentially, vertically.
Vorzugsweise weist der Akkumulator eine bewegliche Mutteraufnahme auf, in der die Mutter aufgenommen und in eine Gebrauchsposition bewegt werden kann. In der Gebrauchsposition ist ein Einschrauben der Schraube in die Mutter zum Verbinden des Verbindungselements mit dem Kontaktierungsbereich möglich. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich der Kontaktierungsbereich zwischen der Schraube, insbesondere dem Schraubenkopf, und der Mutter befindet, wenn die Mutteraufnahme in die Gebrauchsposition bewegt ist.The accumulator preferably has a movable nut receptacle in which the nut can be received and moved into a use position. In the usage position, the screw can be screwed into the nut to connect the connecting element to the contacting area. In other words, this means that the contact area is between the screw, in particular the screw head, and the nut when the nut receptacle is moved into the usage position.
In die Gebrauchsposition kann die Mutteraufnahme insbesondere ausgehend von einer Aufnahmeposition zum Aufnehmen der Mutter bewegt werden. Die Aufnahmeposition ist insbesondere derart gewählt, dass der Zugang zu der Mutteraufnahme zum Zweck des Einbringens der Mutter in die Mutteraufnahme möglich ist, insbesondere wobei das Aufnehmen der Mutter in die Mutteraufnahme nicht durch den Kontaktierungsbereich behindert ist.The nut receptacle can be moved into the use position, in particular starting from a receiving position for receiving the nut. The receiving position is selected in particular in such a way that access to the nut receptacle for the purpose of inserting the nut into the nut receptacle is possible, in particular with the receiving of the nut into the nut receptacle not being impeded by the contacting area.
Die Mutteraufnahme kann insbesondere am Kontaktierungselement befestigt sein. Vorzugsweise ist die Mutteraufnahme verschieblich am Kontaktierungselement befestigt, um das Bewegen der Mutteraufnahme in die Gebrauchsposition zu ermöglichen. Die Befestigung der Mutteraufnahme an dem Kontaktierungselement hat hierbei den Vorteil, dass die Mutteraufnahme damit zum Bestandteil einer handhabbaren Einheit mit dem Kontaktierungselement und damit mit dem Zellstapel wird.The nut receptacle can in particular be fastened to the contacting element. Preferably, the nut retainer is slidably attached to the contacting member to allow the nut retainer to be moved to the use position. Fastening the nut receptacle to the contacting element has the advantage that the nut receptacle becomes part of a manageable unit with the contacting element and thus with the cell stack.
Die Mutteraufnahme ist insbesondere in Stapelrichtung bewegbar bzw. verschiebbar. Eine Bewegung in Stapelrichtung ist besonders gut geeignet, um die Mutter in ihre Gebrauchsposition, die sich insbesondere bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators unterhalb des Kontaktierungsbereichs befindet, zu bringen.The nut receptacle can be moved or shifted in particular in the stacking direction. A movement in the stacking direction is particularly suitable for bringing the nut into its position of use, which is located below the contacting area, in particular with regard to the preferred orientation of the accumulator.
Die Mutteraufnahme ist insbesondere aus ihrer Gebrauchsposition heraus zurück in die Aufnahmeposition bewegbar. Hierdurch wird es insbesondere ermöglicht, im Falle einer Fehlverschraubung die Schraube sowie die im Rahmen der Durchführung der Fehlverschraubung typischerweise beschädigte Mutter wieder sicher aus dem Batteriegehäuse zu entfernen. Anschließend kann eine neue Mutter in die Mutteraufnahme eingesetzt und diese wieder in die Gebrauchsposition bewegt werden, um ein erneutes Verschrauben zu ermöglichen.In particular, the nut receptacle can be moved out of its position of use back into the receiving position. This makes it possible, in particular, in the event of an incorrect screw connection, to safely remove the screw and the nut, which is typically damaged as part of the implementation of the incorrect screw connection, from the battery housing. A new nut can then be inserted into the nut receptacle and this can be moved back into the use position to enable renewed screwing.
Die Mutteraufnahme kann bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators nach unten hin geschlossen sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Mutteraufnahme trogförmig ausgebildet ist. Eine solche Gestaltung der Mutteraufnahme ermöglicht es, dass Späne, die bei fehlschlagenden Verschraubungsversuchen entstehen können, innerhalb der Mutteraufnahme aufgefangen werden. Die Späne fallen dadurch nicht nach unten in den Akkumulator. Das Entstehen von Kurzschlüssen im Akkumulator durch derartige Späne kann so verhindert werden.Based on the preferred orientation of the accumulator, the nut receptacle can be closed downwards. This can be realized, for example, in that the nut receptacle is trough-shaped. Such a design of the nut mount allows that Chips, which can arise when screwing attempts fail, are caught inside the nut holder. As a result, the chips do not fall down into the accumulator. The occurrence of short circuits in the accumulator due to such chips can be prevented in this way.
Die Mutter kann einen Verdrehsicherungsbereich aufweisen, der mit dem Kontaktierungsbereich derart zusammenwirkt, dass ein Mitdrehen der Mutter beim Einschrauben der Schraube verhindert ist. Durch eine derartige Verdrehsicherung der Schraube wird zum einen das automatisierte Verschrauben des Verbindungselements mit dem Kontaktierungsbereich erheblich vereinfacht. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Mutter in dieser Hinsicht mit dem Kontaktierungsbereich zusammenwirkt. Bei diesem handelt es sich naturgemäß um einen vergleichsweise massiv ausgebildeten Bereich aus einem metallischen Werkstoff, um die Leitung der anfallenden Stromstärken zu ermöglichen. Bei der Mutteraufnahme hingegen kann es sich um ein Kunststoffteil handeln. Als Kunststoffteil kann die Mutteraufnahme kostengünstig und auch mit komplizierter Geometrie hergestellt werden. Beispielsweise kann die Mutteraufnahme durch ein Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sein. Eine derartige Mutteraufnahme ist dann weniger gut geeignet, um die beim Einschrauben auf einen Verdrehsicherungsbereich der Mutter wirkenden Kräfte aufzunehmen als der Kontaktierungsbereich.The nut can have an anti-rotation area which interacts with the contacting area in such a way that the nut is prevented from turning when the screw is screwed in. Such an anti-twist device for the screw considerably simplifies the automated screwing of the connecting element to the contacting area. Furthermore, it is advantageous if the nut interacts with the contacting area in this regard. This is of course a comparatively massive area made of a metallic material in order to enable the conduction of the current intensities that occur. The nut receptacle, on the other hand, can be a plastic part. As a plastic part, the nut mount can be manufactured inexpensively and also with a complicated geometry. For example, the nut receptacle can be produced by a plastic injection molding process. Such a nut receptacle is then less well suited to absorbing the forces acting on an anti-rotation area of the nut during screwing than the contacting area.
Der Verdrehsicherungsbereich kann insbesondere derart gestaltet sein, dass er beim Bewegen der Mutteraufnahme mit der darin aufgenommenen Mutter in ihre Gebrauchsposition mit dem Kontaktierungsbereich in Eingriff gelangt. Dadurch wird beim Bewegen der Mutteraufnahme in ihre Gebrauchsposition automatisch die Verdrehsicherung der Mutter bewirkt, ohne dass hierzu noch weitere Eingriffe notwendig wären.The anti-rotation area can in particular be designed in such a way that it engages with the contacting area when the nut receptacle with the nut accommodated therein is moved into its position of use. As a result, when the nut receptacle is moved into its position of use, the nut is automatically secured against rotation, without further interventions being necessary for this purpose.
Bei der Mutter kann es sich um eine Stanzbiegemutter handeln. Stanzbiegemuttern haben den Vorteil, dass sie als Normteile kostengünstig zur Verfügung stehen, auch in Ausgestaltungen, die einen verdrehsichernden Eingriff mit dem Kontaktierungsbereich ermöglichen.The nut can be a stamped and bent nut. Punched bending nuts have the advantage that they are available inexpensively as standard parts, even in configurations that allow an anti-twist engagement with the contact area.
Der Kontaktierungsbereich kann ein flächig gestaltetes Metallteil sein, dass durch Abbiegungen und/oder Abwicklungen voneinander getrennte Abschnitte aufweist. Dabei erstrecken sich Abschnitte des Kontaktierungsbereichs insbesondere mit einer der Erstreckungsrichtungen ihrer flächigen Erstreckung in zur Stapelrichtung senkrechter Richtung von dem Zellstapel weg. Derartig flächig orientierte Abschnitte des Kontaktierungsbereichs ermöglichen es in besonderem Maße, Relativbewegungen zwischen den durch die Verbindungselemente verbundenen Zellstapeln auszugleichen. Durch die Orientierung der flächigen Erstreckung der Abschnitte des Kontaktierungsbereichs wird eine elastische Verformung des Kontaktierungsbereichs ermöglicht. Hierdurch kann das Verbindungselement konstruktiv einfacher ausgeführt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass das Verbindungselement, welches für die Leitung der vergleichsweise hohen Ströme einen signifikanten Querschnitt aufweisen muss, starrer bzw. biegesteifer ausgeführt werden kann. Relativbewegungen der Zellstapel, die beispielsweise durch Volumenänderungen der Zellen verursacht werden, müssen nicht mehr durch Verformungen des Verbindungselement kompensiert werden, sie können vielmehr durch Verformungen flächiger Abschnitte des Kontaktierungsbereichs kompensiert werden.The contacting area can be a flat metal part that has sections separated from one another by bends and/or developments. In this case, sections of the contacting region extend away from the cell stack, in particular with one of the extension directions of their areal extent in a direction perpendicular to the stacking direction. Sections of the contacting area which are oriented in a planar manner make it possible to a particular extent to compensate for relative movements between the cell stacks connected by the connecting elements. An elastic deformation of the contacting area is made possible by the orientation of the planar extension of the sections of the contacting area. As a result, the connecting element can be made structurally simpler. This means in particular that the connecting element, which must have a significant cross-section for conducting the comparatively high currents, can be made more rigid or more rigid. Relative movements of the cell stacks, which are caused, for example, by changes in the volume of the cells, no longer have to be compensated for by deformations of the connecting element; rather, they can be compensated for by deformations of flat sections of the contacting area.
Der Kontaktierungsbereich weist insbesondere einen Verbindungsbereich zur Verbindung des Kontaktierungsbereichs mit dem Verbindungselement auf. Der Verbindungsbereich ist flächig gestaltet und erstreckt sich insbesondere mit einer der Erstreckungsrichtungen seiner flächigen Erstreckung in Stapelrichtung. Mit einer weiteren der Erstreckungsrichtungen seiner flächigen Erstreckung erstreckt sich der Verbindungsbereich insbesondere von dem Zellstapel weg. Auf diese Weise stellt der Verbindungsabschnitt bei der bevorzugten Orientierung des Akkumulators eine nach oben weisende Kontaktfläche zur Verfügung, die durch das Verbindungselement kontaktiert werden kann. Dabei werden insbesondere das Verbindungselement und der Verbindungsabschnitt miteinander verschraubt, indem die hierfür verwendete Schraube durch entsprechende Öffnungen in Verbindungselement und Verbindungsabschnitt geführt wird und so dass Verbindungselement und den Verbindungsabschnitt des Kontaktierungsbereichs aneinanderdrückt.The contacting area has in particular a connecting area for connecting the contacting area to the connecting element. The connection area is flat and extends in particular with one of the extension directions of its flat extension in the stacking direction. The connection area extends in particular away from the cell stack with another of the directions of extension of its areal extension. In this way, with the preferred orientation of the accumulator, the connecting section provides an upward-pointing contact surface that can be contacted by the connecting element. In particular, the connecting element and the connecting section are screwed together in that the screw used for this is guided through corresponding openings in the connecting element and connecting section and so that the connecting element and the connecting section of the contacting area press against one another.
Der Kontaktierungsbereich kann einen sich senkrecht zur Stapelrichtung flächig erstreckenden Biegeabschnitt aufweisen, der über eine erste Abbiegung und/oder Abwinklung mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist. Ein derartiger Biegeabschnitt dient insbesondere dazu, sich zum Ausgleich der Relativbewegungen zwischen den Zellstapeln zu verbiegen. Dies wird insbesondere durch die Orientierung der flächigen Erstreckung des Biederabschnitts ermöglicht. Der Biegeabschnitt erstreckt sich insbesondere mit einer der Erstreckungsrichtungen seiner flächigen Erstreckung in senkrechter Richtung von dem Zellstapel weg. Durch diese Orientierung wird bereits das Widerstandsmoment des flächig gestalteten Biegebereichs gegen eine elastische Verbiegung in den Richtungen minimiert, die bei Zellstapeln in Akkumulatoren der in Rede stehenden Art am häufigsten auftreten. Die flächige Erstreckung ist hierbei insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung orientiert. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Orientierung des Biegeabschnitts am geeignetsten ist, um die in der Praxis auftretenden Relativbewegungen der durch die Verbindungselemente verbundenen Zellstapel zu kompensieren.The contacting region can have a bending section which extends over a surface perpendicular to the stacking direction and which is connected to the connecting section via a first bend and/or angle. Such a bending section serves in particular to bend to compensate for the relative movements between the cell stacks. This is made possible in particular by the orientation of the two-dimensional extension of the bidet section. The bending section extends in particular with one of the extension directions of its areal extent in the vertical direction away from the cell stack. This orientation already minimizes the moment of resistance of the flat bending area against elastic bending in the directions that occur most frequently in cell stacks in accumulators of the type in question. In this case, the areal extent is in particular perpendicular to the stacking direction direction oriented. It has been shown that such an orientation of the bending section is most suitable for compensating for the relative movements of the cell stacks connected by the connecting elements that occur in practice.
Der Biegeabschnitt kann über eine zweite Abbiegung und/oder Abwicklung mit einem Basisabschnitt verbunden sein. Dabei ist der Kontaktierungsbereich mit dem Basisabschnitt an dem Kontaktierungselement befestigt. Der Basisabschnitt kann sich ebenfalls flächig erstrecken. Die flächige Erstreckung des Basisabschnitt ist hierbei insbesondere senkrecht zu dem Biegeabschnitt und/oder dem Verbindungsabschnitt orientiert.The bending section can be connected to a base section via a second bend and/or development. In this case, the contacting area is fastened to the base section on the contacting element. The base section can also extend flatly. The planar extent of the base section is in particular oriented perpendicular to the bending section and/or the connecting section.
Die zweite Abbiegung und/oder Abwinklung ist insbesondere senkrecht zur ersten Abbiegung und/oder Abwicklung orientiert. Durch eine derartige Ausrichtung der Abbiegungen und/oder Abwinklungen zueinander wird die Geometrie des Kontaktierungsbereichs erreicht, mit der es möglich ist, ein die Relativbewegungen der Stapel kompensierendes Biegeverhalten zu realisieren.The second bend and/or bend is in particular oriented perpendicularly to the first bend and/or development. Such an alignment of the bends and/or bends relative to one another achieves the geometry of the contacting area, with which it is possible to realize a bending behavior that compensates for the relative movements of the stack.
Die zweite Abbiegung und/oder Abwicklung kann von der ersten Abbiegung und/oder Abwinklung derart beanstandet sein, dass zwischen dem Basisabschnitt und dem Biegeabschnitt eine Lücke ausgebildet ist. Die Lücke erstreckt sich von der zweiten Abbiegung und/oder Abwinklung weg in Richtung des Verbindungabschnitts. Durch eine derartige Lücke kann sich der Biegeabschnitt „freier“ relativ zum Basisabschnitt bewegen, wodurch das Biegeverhalten des Biegeabschnitts verbessert wird. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Abbiegung und/oder Abwicklung ist dabei vorzugsweise größer als die Hälfte der Gesamterstreckung des Biegeabschnitts in der entsprechenden Richtung.The second bend and/or development may be spaced from the first bend and/or bend such that a gap is formed between the base portion and the bend portion. The gap extends away from the second bend and/or bend in the direction of the connection section. Such a gap allows the flex section to move “more freely” relative to the base section, thereby improving the flexing behavior of the flex section. The distance between the first and the second bend and/or development is preferably greater than half of the total extension of the bending section in the corresponding direction.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Darstellung des Verbindens zweier in Stapelrichtung hintereinander angeordneter Zellstapel, -
2 eine Detaildarstellung eines Bereichs aus1 mit in die Aufnahmeposition bewegter Mutteraufnahme, -
3 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus1 unter Weglassung einzelner Bestandteile, -
4 eine freigestellte Darstellung eines der Kontaktierungselemente mit einem separierten Kontaktierungsbereich.
-
1 a schematic perspective view of the connection of two cell stacks arranged one behind the other in the stacking direction, -
2 a detailed view of an area1 with the nut mount moved into the mounting position, -
3 a perspective view of a detail1 with the omission of individual components, -
4 a cropped representation of one of the contacting elements with a separated contacting area.
In
Die beiden beispielhaft dargestellten Zellstapel 10 weisen Kontaktierungselemente 12 auf, die sich in Stapelrichtung X an den Zellstapeln 10 entlang erstrecken. Bei den Kontaktierungselementen 12 handelt es sich jeweils um flächige Gebilde, welche die Realisierung der gewünschten Verschaltung der einzelnen Zellen in den Zellstapeln 10 ermöglichen. Der Akkumulator kann eine bevorzugte Orientierung aufweisen. Bei den beispielhaft dargestellten Zellen entspricht die bevorzugte Orientierung eines entsprechenden Akkumulators einer Orientierung, bei dem die Stapelrichtung X in der Horizontalen verläuft. Die beispielhaft dargestellte zur Stapelrichtung senkrechte Richtung Y verläuft ebenfalls in der Horizontalen bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators. Bei der beispielhaft dargestellten Richtung Z handelt es sich bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators um die vertikale Richtung.The two
Die in Stapelrichtung X hintereinander angeordneten Zellstapel 10 sind durch ein elektrisches Verbindungselement 14 elektrisch miteinander verbunden. Das elektrische Verbindungselement 14 kann wie im gezeigten Beispiel mit Kontaktierungsbereichen 16 der Kontaktierungselemente 12 elektrisch verbunden sein.The cell stacks 10 arranged one behind the other in the stacking direction X are electrically connected to one another by an electrical connecting
Wie im gezeigten Beispiel dargestellt, kann das Verbindungselement 14 mittels einer in eine Mutter 18 eingeschraubten Schraube 20 mit dem jeweiligen Kontaktierungsbereich 16 verbunden sein. Die Schraube 20 ist hierbei insbesondere wie im Fall der beiden beispielhaft dargestellten Schrauben 20 senkrecht zu der Stapelrichtung orientiert. Bezogen auf die bevorzugte Orientierung des Akkumulators erfolgte das Einschrauben der jeweiligen Schraube 20 insbesondere wie dargestellt von oben.As shown in the example shown, the connecting
Der Akkumulator kann eine bewegliche Mutteraufnahme 22 aufweisen. Beispielhaft dargestellt sind zwei bewegliche Mutteraufnahmen 22, die jeweils einem der Zellstapel 10 zugeordnet sind.The accumulator can have a
In der
Bei den Muttern 18 kann es sich wie in
In den
Der Kontaktierungsbereich 16 kann wie im gezeigten Beispiel ein flächig gestaltetes Metallteil sein, dass durch Abbiegungen voneinander getrennte Abschnitte aufweist. Die Abschnitte des Kontaktierungsbereichs 16 erstrecken sich mit einer der Erstreckungsrichtungen ihrer flächigen Erstreckung in zur Stapelrichtung X senkrechter Richtung Y von dem Zellstapel 10 weg.As in the example shown, the contacting
Wie im gezeigten Beispiel kann der Kontaktierungsbereich 16 einen Verbindungsabschnitt 26 aufweisen. Der Verbindungabschnitt 26 dient zur Verbindung des Kontaktierungsbereichs 16 mit dem Verbindungselement 14. Wie im gezeigten Beispiel kann sich der Verbindungsabschnitt 26 mit einer der Erstreckungsrichtungen seiner flächigen Erstreckung in Stapelrichtung X und mit einer der Erstreckungsrichtungen seiner flächigen Erstreckung in zur Stapelrichtung X senkrechter Richtung Y von dem Zellstapel 10 weg erstrecken.As in the example shown, the contacting
Der Kontaktierungsbereich 16 kann ferner einen Biegeabschnitt 28 aufweisen der über eine erste Abbiegung unter/oder Abwinklung 30 mit dem Verbindungsabschnitt 26 verbunden ist. Der Biegebereich 28 erstreckt sich insbesondere wie im gezeigten Beispiel dargestellt mit seiner flächigen Erstreckung senkrecht zur Stapelrichtung X.The contacting
Der Biegeabschnitt 28 kann über eine zweite Abbiegung und/oder Abwinklung 32 mit einem Basisabschnitt 34 verbunden sein. Der Kontaktierungsbereich 16 wird insbesondere wie im gezeigten Beispiel mit seinem Basisabschnitt 34 an dem Kontaktierungselement 12 befestigt. Im gezeigten Beispiel kann die zweite Abbiegung und/oder Abwinklung 32 von der ersten Abbiegung und/oder Abwinklung 30 beanstandet und senkrecht zu dieser orientiert sein. Zwischen dem Basisabschnitt 34 und dem Biegeabschnitt 28 kann wie im gezeigten Beispiel eine Lücke ausgebildet sein, die sich von der zweiten Abbiegung und/oder Abwinklung 32 in Richtung des Verbindungsabschnitts 26 erstreckt.The bending
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Zellstapelcell stack
- 1212
- Kontaktierungselementecontacting elements
- 1414
- elektrisches Verbindungselementelectrical connector
- 1616
- Kontaktierungsbereichecontacting areas
- 1818
- MutterMother
- 2020
- Schraubescrew
- 2222
- Mutteraufnahmemother recording
- 2424
- Verdrehsicherungsbereichanti-rotation area
- 2626
- Verbindungsabschnittconnection section
- 2828
- Biegeabschnittbending section
- 3030
- erste Abbiegung/Abwinklungfirst turn/bend
- 3232
- zweite Abbiegung/Abwinklungsecond turn/bend
- 3434
- Basisabschnitt base section
- XX
- Stapelrichtungstacking direction
- YY
- zur Stapelrichtung senkrechte Richtungdirection perpendicular to the stacking direction
- ZZ
- vertikale Richtungvertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 20200212404 A1 [0004]US20200212404A1 [0004]
- JP 2012243689 A [0004]JP2012243689A [0004]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022201397.2A DE102022201397A1 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Accumulator, in particular for a motor vehicle |
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DE102022201397.2A DE102022201397A1 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Accumulator, in particular for a motor vehicle |
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ID=87312758
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-
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