DE102022212542A1 - Modulverbinder - Google Patents

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DE102022212542A1 DE102022212542.8A DE102022212542A DE102022212542A1 DE 102022212542 A1 DE102022212542 A1 DE 102022212542A1 DE 102022212542 A DE102022212542 A DE 102022212542A DE 102022212542 A1 DE102022212542 A1 DE 102022212542A1
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Caroline JANZEN
Thomas Kalmbach
Christian Kern
Heiko Neff
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Modulverbinder (1) zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen (2, 3),- mit einer Stromschiene (4) zum elektrisch leitenden Verbinden jeweiliger Pole (5, 6) zweier Batteriemodule (2, 3),- mit einem Isolationsgehäuse (7), in welchem die Stromschiene (4) angeordnet ist.Um einen Zielkonflikt zwischen Berührschutz und Kühlung zu lösen ist vorgesehen, dass das Isolationsgehäuse (7) im Bereich der Stromschiene (4) Öffnungen (8) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel (9) mit der Stromschiene (4) zum Kühlen derselben möglich, eine Berührung der Stromschiene (4) beim Anfassen jedoch nicht möglich ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Batteriemodul mit einem Pol zur elektrische Anbindung sowie eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, mit zumindest zwei Batteriemodulen, die über einen derartigen Modulverbinder elektrisch miteinander verbindbar sind. Die Erfindung betrifft weiter ein Elektrofahrzeug mit einer solchen Batterie.
  • Aus der DE 10 2018 114 764 A1 ist ein gattungsgemäßer Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen bekannt. Dieser besitzt eine flexible Stromschiene zum elektrisch leitenden Verbinden jeweiliger Pole der Batteriemodule, wobei diese flexible Stromschiene einen Toleranzausgleich bezüglich der Pole in Querrichtung des Modulverbinders ermöglicht. Weiter vorgesehen sind zwei Halteklammern zum Umfassen der Stromschiene und einer der jeweiligen Pole der Batteriemodule, wobei die Halteklammern einen Toleranzausgleich bezüglich der Pole in Längsrichtung und in Hochrichtung des Modulverbinders ermöglichen. Hierdurch soll ein vereinfachter Toleranzausgleich ermöglicht werden.
  • Über Modulverbinder werden beispielsweise zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriemodule elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei zur Leistungssteigerung einer solche Batteriemodule aufweisenden Traktionsbatterie vermehrt eine Kühlung, insbesondere eine direkte Kühlung, eingesetzt wird, bei welcher ein Kühlmittel in direkten Kontakt mit den Polen der jeweiligen Batteriemodule tritt. Für eine optimale Kühlung ist es daher wünschenswert, dass eine Stromschiene des jeweiligen Modulverbinders wenig bedeckt, insbesondere nicht von einem geschlossenen Gehäuse umgeben ist, um einen direkten großflächigen Kontakt des Kühlmittels mit dem Modulverbinder bzw. dessen Stromschiene zu ermöglichen und diese effektiv kühlen zu können. Gleichzeitig müssen derartige Modulverbinder bzw. deren Stromschienen vor einer direkten Berührung durch menschliche Körperteile geschützt werden, um Unfälle zu vermeiden. Dies könnte wiederum durch ein die Stromschiene des Modulverbinders gänzlich umgebendes Gehäuse erreicht werden, wodurch jedoch ein Zielkonflikt mit der angestrebten optimierten Kühlung entsteht.
  • In analoger Weise sollten auch Pole eines Batteriemoduls sowohl effektiv gekühlt und zugleich vor einem direkten Kontakt mit menschlichen Körperteile geschützt werden, um Unfälle zu vermeiden.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt daher mit dem Problem, für einen Modulverbinder der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere den aus dem Stand der Technik bekannten Zielkonflikt löst.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen mit einer Stromschiene und einem Isolationsgehäuse so auszubilden, dass einerseits eine optimierte Kühlung der Stromschiene, beispielsweise durch einen direkten Zutritt von Kühlmittel, ermöglicht wird, andererseits jedoch eine direkte Berührung der Stromschiene durch menschliche Körperteile ausgeschlossen werden kann. Der erfindungsgemäße Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen besitzt dabei die zuvor erwähnte Stromschiene zum elektrischen Verbinden jeweiliger Pole zweier, insbesondere benachbarter, Batteriemodule. Darüber hinaus besitzt der Modulverbinder ein Isolationsgehäuse, in welchem die Stromschiene zumindest teilweise angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist nun dieses Isolationsgehäuse, welches üblicherweise aus Kunststoff ausgebildet ist, im Bereich der Stromschiene Öffnungen auf, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel mit der Stromschiene zum Kühlen derselben möglich, eine Berührung der Stromschiene beim Anfassen jedoch unmöglich ist. Dies bietet den großen Vorteil, dass der bislang bestehende Zielkonflikt zwischen optimierter Kühlung durch einen direkten Zutritt von Kühlmittel an die Stromschiene und einem Berührschutz, gelöst werden kann. Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Isolationsgehäuse ist es somit möglich, die Stromschiene mit einer sogenannten Immersionskühlung direkt mit Kühlmittel zu beaufschlagen und dadurch optimal zu kühlen. Durch die besondere Ausführungsform des Isolationsgehäuses kann zudem ein direkter Kontakt zwischen Stromschiene und menschlichen Körperteilen zuverlässig vermieden werden, durch die Gefahr eines Stromschlages für einen Werker deutlich gesenkt, vorzugsweise sogar ausgeschlossen, werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Modulverbinders ist das Isolationsgehäuse an die Stromschiene angespritzt oder angeclipst. Bei einem Anspritzen des Isolationsgehäuses an die Stromschiene kann ein äußerst zuverlässiges Fixieren des Isolationsgehäuses an der Stromschiene ohne weitere Fixiermittel erreicht werden. Zudem ist in diesem Fall die Herstellung des Isolationsgehäuses durch einen vergleichsweise kostengünstigen und zudem einfachen Kunststoffspritzgussprozess möglich. Ein an die Stromschiene angeclipstes Isolationsgehäuse bietet den großen Vorteil, dass der Modulverbinder im Entsorgungsfall vergleichsweise einfach hinsichtlich unterschiedlicher Werkstoffe, beispielsweise eines Blechstanzteils und/oder eines Blechbiegeteils für die Stromschiene und des Kunststoffs des Isolationsgehäuses getrennt werden kann. Ein weiterer Vorteil eines angeclipsten Isolationsgehäuses kann sich durch Spalte zwischen dem Isolationsgehäuse und der Stromschiene ergeben, die kühlungsfördernd sein können.
  • Bei einem Isolationsgehäuse aus Kunststoff kann zudem vorgesehen sein, dass dieses nicht flächig mit der Stromschiene in Kontakt ist, sondern innenliegende Abstandselemente, beispielsweise Noppen, aufweist, die eine beabstandete Anordnung des Isolationsgehäuses zur Stromschiene ermöglichen, wodurch sowohl der Berührschutz als auch die Kühlung verbessert werden können, da durch die Abstandselemente eine vollflächige Umströmung der Stromschiene mit Kühlmittel erreicht werden kann. Derartige Abstandselemente können vergleichsweise einfach und kostengünstig durch entsprechende Negativkonturen eines Kunststoffspritzgießwerkzeugs hergestellt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Modulverbinders sind die Öffnungen als parallel zueinander angeordnete, langestreckte Schlitze ausgebildet. Diese Schlitze sind dabei so ausgebildet, dass ein Kontakt menschlicher Körperteile mit der Stromschiene zuverlässig ausgeschlossen, ein Kontakt des Kühlmittels über die Schlitze mit der Stromschiene jedoch gewährleistet werden kann. Hierdurch lässt sich der bestehende Zielkonflikt zwischen verbesserter Kühlung einerseits und verbessertem Berührschutz andererseits zuverlässig lösen. Selbstverständlich können anstelle der parallel zueinander angeordneten, lang gestreckten Schlitze auch weitere Öffnungsgeometrien vorgesehen werden.
  • Zweckmäßig ist an dem Isolationsgehäuse eine einstückig mit diesem ausgebildete Haltekonsole angeordnet. Diese Haltekonsole kann beispielsweise nur durch das Isolationsgehäuse gebildet sein oder aber zusätzlich durch einen abgewinkelten Teil der Stromschiene. Diese Haltekonsole ermöglicht dabei ein einfacheres Greifen des Modulverbinders, wodurch dieser leichter montiert und demontiert werden kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulverbinders ist die Stromschiene U-förmig mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel ausgebildet, wobei der zweite Schenkel derart ausgebildet ist, dass er einen Toleranzausgleich am zugehörigen Pol eines zugehörigen Batteriemoduls ermöglicht. Eine derartige Ausbildung kann beispielsweise durch eine klammerartige Gestalt erzielt werden. Durch den am zweiten Schenkel möglichen Toleranzausgleich in Bezug zum zugehörigen Pol des jeweiligen Batteriemoduls können insbesondere Montagetoleranzen sowie im Betrieb auftretenden Verschiebungen einfach ausgeglichen werden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind an dem Isolationsgehäuse Fixierelemente, insbesondere Rastelemente, zum Fixieren an einem Gehäuse zumindest eines Batteriemoduls oder an einem anderen Bauteil angeordnet. Über derartige Fixierelemente, beispielsweise Rastelemente, kann somit ein vergleichsweise einfaches und schnelles Fixieren des Modulverbinders erreicht werden. Derartige Rastelemente bieten darüber hinaus den großen Vorteil, dass zum Lösen derselben keine zusätzlichen Werkzeuge erforderlich sind.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulverbinders ist die Stromschiene als Blechstanzteil und/oder als Blechbiegeteil ausgebildet, wodurch eine kostengünstige und zugleich fertigungstechnisch einfach herzustellende Stromschiene ermöglicht wird.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den genannten Zielkonflikt zwischen Leistung und Berührschutz eines Batteriemoduls zu lösen, indem an den Polen des Batteriemoduls ein weiteres Isolationsgehäuse angeordnet wird, das im Bereich des zugehörigen Pols Öffnungen aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel mit dem jeweiligen Pol zum Kühlen desselben möglich, eine Berührung des Pols beim Anfassen jedoch nicht möglich ist. Durch ein derartiges Batteriemodul mit einem weiteren Isolationsgehäuse ist es somit möglich, den Pol mit einer sogenannten Immersionskühlung direkt mit Kühlmittel zu beaufschlagen und dadurch optimal zu kühlen und zugleich einen direkten Kontakt zwischen dem Pol und menschlichen Körperteilen zuverlässig zu vermeiden. Ein solches erfindungsgemäßes Batteriemodul kann selbstverständlich über einen erfindungsgemäßen Modulverbinder mit einem weiteren herkömmlichen Batteriemodul oder einem weiteren erfindungsgemäßen Batteriemodul elektrisch gekoppelt werden.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, mit einem Batteriegehäuse mit zumindest zwei darin angeordneten Batteriemodulen anzugeben, die über einen in den vorherigen Absätzen beschriebenen Modulverbinder elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch lassen sich die bezüglich des Modulverbinders beschriebenen Vorteile auf die Batterie übertragen. Konkret sind dies eine verbesserte Kühlung der Stromschiene im Modulverbinder sowie ein deutlich verbesserter Berührschutz. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der Ersparnis von Kupfer, da durch eine verbesserte Kühlung der Stromschienenquerschnitt signifikant reduziert werden kann.
  • Bei einer weiteren verkauften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie ist der Modulverbinder über seinen ersten Schenkel über ein Festlager an einem zugehörigen Pol eines Batteriemoduls festgelegt und über seinen zweiten Schenkel über ein Loslager an einem zugehörigen Pol eines benachbarten Batteriemoduls angebunden. Mit dem Loslager kann ein vergleichsweise einfacher Toleranzausgleich geschaffen werden, mit welchem nicht nur montagebedingte Toleranzen ausgleichbar sind, sondern auch fertigungsbedingte sowie im Betrieb auftretende Toleranzen. Durch kann insbesondere auch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zweier benachbarter Batteriemodule gewährleistet werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie ist der Modulverbinder über seinen ersten Schenkel über eine Schraubverbindung an dem zugehörigen Pol des Batteriemoduls fixiert. Eine derartige Schraubverbindung ermöglicht ein schnelles Fixieren sowie Lösen und zugleich eine zuverlässige Fixierung im Sinne eines Festlagers. Eine derartige Schraubverbindung kann darüber hinaus bei nicht fest angezogener Schraube und entsprechender Anordnung ein Verdrehen des Modulverbinders um die Schraubachse ermöglichen, wodurch ebenfalls ein zumindest geringfügiger Toleranzausgleich, insbesondere verbunden mit dem Loslager am zweiten Schenkel, möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elektrofahrzeug mit einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Batterie und mit einem Kühlsystem auszustatten, über welches eine Kühlung der Batteriemodule und des Modulverbinders durch ein direkt mit diesen in Kontakt tretendes Kühlmittel erfolgt. Hierdurch besitzt das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug eine sogenannte Immersionskühlung, bei welcher das Kühlmittel einen direkten Zutritt auch zu elektrisch leitenden Komponenten erhält und diese dadurch besonders effektiv kühlen kann. Eine effektive Kühlung ist dabei insbesondere für die Leistungsfähigkeit der Batterie und dadurch indirekt auch für die Reichweite bzw. Leistung des Elektrofahrzeugs vorteilhaft.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
    • 1 eine Vorderansicht auf einen erfindungsgemäßen Modulverbinder,
    • 2 eine Rückansicht auf einen erfindungsgemäßen Modulverbinder,
    • 3 den erfindungsgemäßen Modulverbinder in einem in eine Batterie eingebauten Zustand,
    • 4 eine Detaildarstellung eines zweiten Schenkels einer Stromschiene des Modulverbinders mit Toleranzausgleich,
    • 5 eine Detaildarstellung eines ersten Schenkels an einem zugehörigen Pol eines zugehörigen Batteriemoduls.
  • Entsprechend den 1 bis 5 weist ein erfindungsgemäßer Modulverbinder 1 zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen 2, 3 (vergleiche insbesondere die 3) eine Stromschiene 4 zum elektrisch leitenden Verbinden jeweiliger Pole 5, 6 sowie ein Isolationsgehäuse 7 auf, in welchem die Stromschiene 4 angeordnet ist bzw. welches die Stromschiene 4 zumindest teilweise umgibt. Erfindungsgemäß weist nun dieses Isolationsgehäuse 7, welches beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein kann, im Bereich der Stromschiene 4 Öffnungen 8 auf, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel 9 mit der Stromschiene 4 zum Kühlen derselben möglich, eine Berührung der Stromschiene 4 mit menschlichen Körperteilen beim Anfassen jedoch nicht möglich ist. Hierdurch lässt sich ein bislang bei aus dem Stand der Technik bekannten Modulverbindern und bestehender Zielkonflikt zwischen einer einerseits guten Kühlung und einem andererseits zuverlässigen Berührschutz effektiv lösen. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der Ersparnis von Kupfer, da durch eine verbesserte Kühlung der Stromschienenquerschnitt signifikant reduziert werden kann.
  • Das Isolationsgehäuse 7 kann dabei an die Stromschiene 4 angespritzt oder mittels einer Clipsverbindung 10 angeclipst sein, wobei ein Anspritzen den großen Vorteil einer vergleichsweise einfachen Montage des Isolationsgehäuses 7 an der Stromschiene 4 ermöglicht. Bei einem Anclipsen des Isolationsgehäuses 7 an die Stromschiene 4 kann hingegen eine deutlich verbesserte Recyclingfähigkeit erreicht werden, da das Isolationsgehäuse 7 vor der Entsorgung von der Stromschiene 4 durch ein einfaches Lösen der Clipsverbindung 10 einfach getrennt werden kann. Die Clipsverbindung 10 ist gemäß der 2 als die Stromschiene 4 leicht umgreifender Rand ausgebildet, wobei selbstverständlich auch andere Ausführungsformen denkbar sind.
  • Betrachtet man das Isolationsgehäuse 7 entsprechend der 2, so kann man erkennen, dass auf einer Rückseite 11 der Stromschiene 4 das Isolationsgehäuse 7 nahezu nicht vorhanden ist, wodurch ein großflächiges Beaufschlagen der Stromschiene 4 mit Kühlmittel 9 ermöglicht wird. Auf einer Vorderseite 12 hingegen weist das Isolationsgehäuse 7 die zuvor beschriebenen Öffnungen 8 auf, die einerseits einen Zutritt des Kühlmittels 9 zur Stromschiene 4 ermöglichen, eine direkte Berührung durch menschliche Körperteile, beispielsweise beim Anfassen, jedoch zuverlässig verhindern.
  • Rein theoretisch kann dabei das Isolationsgehäuse 7 innenliegende Noppen aufweisen, welche einen Abstand zwischen dem Isolationsgehäuse 7 und der Stromschiene 4 vergrößern und dadurch sowohl den Berührschutz verbessern, als auch eine Hinterströmung des Isolationsgehäuses 7 und dadurch eine verbesserte Kühlung der Stromschiene 4 ermöglichen. Zudem kann auch Kupfer eingespart werden, da durch eine verbesserte Kühlung der Stromschienenquerschnitt signifikant reduziert werden kann.
  • Betrachtet man die Öffnungen 8 des Isolationsgehäuses 7 entsprechend der 1, so kann man erkennen, dass diese als parallel zueinander angeordnete, langestreckte Schlitze ausgebildet sind, die aufgrund ihrer geometrischen Form eine zuverlässige Kühlung durch einen Zutritt des Kühlmittels 9 zur Stromschiene 4 ermöglichen, eine Berührung durch menschliche Körperteile, d. h. einen direkten Kontakt zwischen menschlichen Körperteilen und der Stromschiene 4, jedoch zuverlässig verhindern.
  • An dem Isolationsgehäuse 7 kann eine einstückig mit diesem ausgebildete Haltekonsole 13 angeordnet sein, die ein verbessertes Greifen des Modulverbinders 1 und damit eine erleichterte Montage bzw. Demontage desselben ermöglichen. Die Haltekonsole 13 kann dabei ausschließlich durch das Isolationsgehäuse 7 bzw. dessen Kunststoff gebildet sein, oder zusätzliche durch einen abgewinkelten Teil 14 der Stromschiene 4, wodurch die Haltekonsole 13 zusätzlich ausgesteift werden kann.
  • Die Form der Stromschiene 4 und indirekt darüber auch des Modulverbinders 1 kann U-förmig sein, mit einem ersten Schenkel 15 und einem zweiten Schenkel 16. Der zweite Schenkel 16 (vergleiche insbesondere auch die 4) ist dabei derart ausgebildet, dass er einen Toleranzausgleich am zugehörigen Pol 5 des zugehörigen Batteriemoduls 2 ermöglicht. Ein beispielsweise U-förmiges Klammerprofil 17 ermöglicht dabei einen nahezu beliebigen Toleranzausgleich in der Ebene der Stromschiene 4.
  • Ein Toleranzausgleich mittels des erfindungsgemäßen Modulverbinders 1 ist zudem erforderlich und gewünscht, da die Batteriemodule 2, 3 bzw. generell benachbarte Batteriemodule unter Umständen in unterschiedlichen Wannen eines Batteriegehäuses angeordnet sein können, sodass der Modulverbinder 1 eine Wannenschnittstelle bildet.
  • Mit seinem ersten Schenkel 15 kann die Stromschiene 4 und darüber der Modulverbinder 1 über eine Schraubverbindung 18 (vergleiche die 3 und 5) an einem zugehörigen Pol 6 des Batteriemoduls 3 bzw. generell eines beliebigen Batteriemoduls fixiert sein. Eine derartige Schraubverbindung 18 ermöglicht ein schnelles und einfaches Fixieren des Schenkels 15 der Stromschiene 4 bzw. des Modulverbinders 1 und dient gleichzeitig zur Verwirklichung eines sogenannten Festlagers, während der zweite Schenkel 16 in der Art eines Loslagers am Pol 5 des Batteriemoduls 2 angebunden ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Anbindung des Modulverbinders 1 einerseits über ein Festlager und andererseits über ein Loslager an zugehörigen Polen 5, 6 der Batteriemodule 2, 3 können dabei passiv wirkende Vibrationen an beiden Polen 5, 6, wie dies bei einer schwimmenden Lagerung des Modulverbinders aus dem Stand der Technik bekannt ist, zuverlässig vermieden werden. Zudem kann bei dem erfindungsgemäßen Modulverbinder 1 auf eine flexible Stromschiene verzichtet werden, sodass die eingesetzte Stromschiene 4 als kostengünstiges Blechstanzteil und/oder Blechbiegeteil ausgebildet werden kann. Dies birgt neben Kostenvorteile auch Handhabungsvorteile.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul 2, 3 kann der genannte Zielkonflikt zwischen Leistung und Berührschutz ebenfalls gelöst werden, indem an den Polen 5, 6 des Batteriemoduls 2, 3 ein weiteres Isolationsgehäuse 25 angeordnet wird, das im Bereich des jeweiligen Pols 5, 6 Öffnungen 8 aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel 9 mit dem Pol 5, 6 zum Kühlen desselben möglich, eine Berührung des Pols 5, 6 beim Anfassen jedoch nicht möglich ist. Ein solches erfindungsgemäßes Batteriemodul 2, 3 kann selbstverständlich über einen erfindungsgemäßen Modulverbinder 1 mit einem herkömmlichen Batteriemodul oder einem weiteren erfindungsgemäßen Batteriemodul 2, 3 elektrisch gekoppelt werden. In den 3 bis 5 sind dabei lediglich erfindungsgemäße Batteriemodule 2, 3 dargestellt, es können jedoch selbstverständlich auch herkömmliche Batteriemodule eingesetzt werden, die kein derartiges weiteres Isolationsgehäuse 25 aufweisen.
  • Eingesetzt wird der erfindungsgemäße Modulverbinder 1 in einer Batterie 19, welche beispielsweise als Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 ausgebildet sein kann. Das Elektrofahrzeug 20 besitzt darüber hinaus ein Kühlsystem 21, über welches eine Kühlung der Batteriemodule 2, 3 sowie des zumindest einen Modulverbinders 1 durch ein direkt mit diesen in Kontakt tretendes Kühlmittel 9 erfolgt. Durch eine derartige direkte Kühlung (Immersionskühlung) kann eine besonders effektive Kühlung der Batterie 19 erreicht und dadurch die Leistungsfähigkeit und auch die Reichweite des Elektrofahrzeugs 20 gesteigert werden.
  • Betrachtet man nochmals die 1 und 2, so kann man erkennen, dass der Modulverbinder 1 im Bereich seines zweiten Schenkels 16 an seinem Isolationsgehäuse 7 eine Einführungsöffnung 22 aufweist, die ein zuverlässiges Überschrieben des U-förmigen Klammerprofils 17 über den zugehörigen Pol 5 ermöglicht, jedoch in diesem Bereich einen Berührschutz bildet. In gleicher Weise sind beispielsweise auch Öffnungen 23 am ersten Schenkel 15 des Isolationsgehäuses 7 vorgesehen.
  • An dem Isolationsgehäuse 7 können darüber hinaus Fixierelemente 24 (vergleiche 2), insbesondere Rastelemente, zum Fixieren an einem Gehäuse zumindest eines Batteriemoduls 2, 3 oder eines Gehäuses der Batterie 19 angeordnet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018114764 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Modulverbinder (1) zum elektrisch leitenden Verbinden von zumindest zwei Batteriemodulen (2, 3), - mit einer Stromschiene (4) zum elektrisch leitenden Verbinden jeweiliger Pole (5, 6) zweier Batteriemodule (2, 3), - mit einem Isolationsgehäuse (7), in welchem die Stromschiene (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsgehäuse (7) im Bereich der Stromschiene (4) Öffnungen (8) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel (9) mit der Stromschiene (4) zum Kühlen derselben möglich, eine Berührung der Stromschiene (4) beim Anfassen jedoch nicht möglich ist.
  2. Modulverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsgehäuse (7) an die Stromschiene (4) angespritzt oder über eine Clipsverbindung (10) angeclipst ist.
  3. Modulverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) als parallel zueinander angeordnete, langestreckte Schlitze ausgebildet sind.
  4. Modulverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (4) U-förmig mit einem ersten Schenkel (15) und einem zweiten Schenkel (16) ausgebildet ist, wobei der zweite Schenkel (16) derart ausgebildet ist, dass er einen Toleranzausgleich am zugehörigen Pol (5) ermöglicht.
  5. Modulverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolationsgehäuse (7) eine einstückig mit diesem ausgebildete Haltekonsole (13) angeordnet ist.
  6. Modulverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolationsgehäuse (7) Fixierelemente (24), insbesondere Rastelemente, zum Fixieren an insbesondere einem Gehäuse zumindest eines Batteriemoduls (2, 3) angeordnet sind.
  7. Batteriemodul (2, 3) mit einem Pol (5, 6) zur elektrische Anbindung, wobei an dem Pol (5, 6) ein weiteres Isolationsgehäuse (25) angeordnet ist, das im Bereich des Pols (5, 6) Öffnungen (8) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ein direkter Kontakt von Kühlmittel (9) mit dem Pol (5, 6) zum Kühlen desselben möglich, eine Berührung des Pols (5, 6) beim Anfassen jedoch nicht möglich ist.
  8. Batterie (19), insbesondere eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (20), mit zumindest zwei Batteriemodulen (2, 3), die über einen Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 elektrisch miteinander verbunden sind.
  9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (19) zumindest zwei Batteriemodule (2, 3) nach Anspruch 7 aufweist.
  10. Batterie nach Anspruch 8 oder 9 mit einem Modulverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass der Modulverbinder (1) mit seinem ersten Schenkel (15) fest an einem zugehörigen Pol (6) eines Batteriemoduls (3) festgelegt ist, - dass der Modulverbinder (1) mit seinem zweiten Schenkel (16) über ein Loslager an einem zugehörigen Pol (5) eines Batteriemoduls (2) angebunden ist.
  11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulverbinder (1) über seinen ersten Schenkel (15) über eine Schraubverbindung (18) an einem zugehörigen Pol (6) eines Batteriemoduls (3) fixiert ist.
  12. Elektrofahrzeug (20) mit einer Batterie (19) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und mit einem Kühlsystem (21), über welches eine Kühlung der Batteriemodule (2, 3) und des Modulverbinders (1) durch ein direkt mit diesen in Kontakt tretendes Kühlmittel (9) erfolgt.
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DE102018114764A1 (de) 2018-06-20 2019-12-24 Lisa Dräxlmaier GmbH Steckbarer modulverbinder, verbindungssystem und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden von zumindest zwei batteriemodulen
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DE102021202709A1 (de) 2021-03-19 2022-09-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls

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