DE112021004495T5 - components for batteries - Google Patents

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Ahmed Abaza
Jianli Bao
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Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten Komponenten für Batterien und Verfahren zur Herstellung von Batterien oder Batteriemodulen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Verfahren die Herstellung einer Vielzahl von Unterbaugruppen (300), die eine Gruppe mechanisch verbundener Zellen (100A, 100B) und eine zugehörige Stromschienenanordnung(304) umfassen, und die anschließende Montage der Unterbaugruppen in einem Gehäuse und die elektrische Verbindung der Stromschienenanordnungen zur Herstellung eines Batteriemoduls.Embodiments of the present invention provide components for batteries and methods of manufacturing batteries or battery modules. In some embodiments, the methods include fabricating a plurality of subassemblies (300) comprising a group of mechanically connected cells (100A, 100B) and an associated bus bar assembly (304), and then assembling the subassemblies into a housing and electrically connecting the Busbar arrangements for manufacturing a battery module.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Komponenten für Batterien. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf Komponenten für Fahrzeugtraktionsbatterien. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Batteriemodul, auf ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie, auf eine Unterbaugruppe, die so angeordnet ist, dass sie einen Teil eines Batteriemoduls bildet, auf eine Stromschienenanordnung und auf ein Fahrzeug.The present invention relates generally to components for batteries. In particular, but not exclusively, the invention relates to components for vehicle traction batteries. Aspects of the invention relate to a battery module, a method of manufacturing a battery, a subassembly arranged to form part of a battery module, a bus bar assembly, and a vehicle.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In letzter Zeit hat das Interesse an batteriebetriebenen Fahrzeugen zugenommen, was zu Entwicklungen im Bereich der Fahrzeugbatterien, insbesondere der Antriebsbatterietechnologie, geführt hat. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, dass Fahrzeugbatterien eine hohe Energiekapazität und einen hohen Spitzenstrom liefern und gleichzeitig die Größe und das Gewicht des Batteriemoduls und damit des Fahrzeugs minimieren. Fahrzeugantriebsbatterien bestehen häufig aus einem oder mehreren Modulen, die jeweils eine Vielzahl von Zellen enthalten. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Zellen in einem Batteriemodul so dicht wie möglich zu verpacken, um die Energie- und Stromkapazität zu maximieren, die in einem gegebenen Packungsvolumen bereitgestellt werden kann. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Zellen werden in der Regel durch eine Stromschienenanordnung hergestellt. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Größe und das Gewicht der Stromschienen zu reduzieren und gleichzeitig den elektrischen Widerstand zu verringern, der durch die Stromschienen entsteht. Außerdem ist es wünschenswert, dass die Herstellungsprozesse in hohem Maße wiederholbar sind und fehlerhafte elektrische Verbindungen vermieden werden. Ein einzelnes Batteriemodul umfasst in der Regel eine große Anzahl elektrischer Verbindungen zwischen den Zellen und der Stromschienenanordnung, und fehlerhafte Verbindungen können zu einer Fehlfunktion des gesamten Moduls führen, was dazu führen kann, dass das gesamte Modul die Qualitätskontrolle nicht besteht und nach Möglichkeit nachbearbeitet oder anderweitig verschrottet werden muss.Recently, interest in battery-powered vehicles has increased, leading to developments in the field of vehicle batteries, particularly traction battery technology. In general, it is desirable for vehicle batteries to provide high energy capacity and peak current while minimizing the size and weight of the battery module, and therefore the vehicle. Vehicle traction batteries often consist of one or more modules, each containing a large number of cells. In general, it is desirable to pack the cells in a battery module as densely as possible in order to maximize the energy and current capacity that can be provided in a given packaging volume. The electrical connections between the cells are usually made by a busbar arrangement. In general, it is desirable to reduce the size and weight of bus bars while reducing the electrical resistance presented by the bus bars. In addition, it is desirable that the manufacturing processes be highly repeatable and that faulty electrical connections be avoided. A single battery module typically includes a large number of electrical connections between the cells and the bus bar assembly, and faulty connections can cause the entire module to malfunction, which can result in the entire module failing quality control and possibly being reworked or otherwise must be scrapped.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eines oder mehrere der Probleme des Standes der Technik zumindest zu mildern.An object of the invention is to at least mitigate one or more of the problems of the prior art.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls bereitgestellt, das eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der Zellen eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:

  1. a. Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind;
  2. b. elektrisches Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einer Stromschienenanordnung, wobei die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Enden der Zellen angeordnet ist und so beschaffen ist, dass sie die Vielzahl von Zellen elektrisch parallel schaltet, um dadurch eine erste Unterbaugruppe zu bilden;
  3. c. Wiederholung der Schritte a und b zur Herstellung einer zweiten Unterbaugruppe;
  4. d. Positionierung der ersten und zweiten Unterbaugruppe in einem Gehäuse; und
  5. e. elektrisches Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und zweiten Unterbaugruppe, so dass die Zellen in der ersten Unterbaugruppe mit den Zellen in der zweiten Unterbaugruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind.
According to one aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a method of manufacturing a battery module comprising a plurality of cylindrical cells, each of the cells having a first end surface, a second end surface and a cylindrical surface between the first and second end surface, a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is arranged in a central area of the first end surface and at least part of a second terminal is arranged in a peripheral area of the first end surface, the method comprising:
  1. a. joining the plurality of cells with an adhesive on the cylindrical surfaces such that the first ends of the cells are substantially coplanar;
  2. b. electrically connecting the plurality of cells to a bus bar assembly, the bus bar assembly being disposed proximate the first ends of the cells and adapted to electrically connect the plurality of cells in parallel to thereby form a first subassembly;
  3. c. repeating steps a and b to produce a second subassembly;
  4. i.e. positioning the first and second subassemblies in a housing; and
  5. e. electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies such that the cells in the first subassembly are electrically connected in series with the cells in the second subassembly.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls bereitgestellt, das eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der Zellen eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche, eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:

  1. a. Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind;
  2. b. elektrisches Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einer Stromschienenanordnung, wobei die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Enden der Zellen angeordnet ist und so beschaffen ist, dass sie die Vielzahl von Zellen elektrisch parallel schaltet, um dadurch eine erste Unterbaugruppe zu bilden;
  3. c. Wiederholung der Schritte a und b zur Herstellung einer zweiten Unterbaugruppe;
  4. d. elektrisches Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und zweiten Unterbaugruppe, so dass die Zellen in der ersten Unterbaugruppe mit den Zellen in der zweiten Unterbaugruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind; und
  5. e. Versiegeln der ersten und zweiten Unterbaugruppe in einem Gehäuse.
According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a method of manufacturing a battery module comprising a plurality of cylindrical cells, each of the cells having a first end surface, a second end surface, a cylindrical surface between the first and of the second end surface, a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is arranged in a central area of the first end surface and at least part of a second terminal is arranged in a peripheral area of the first end surface, the method comprising:
  1. a. joining the plurality of cells with an adhesive on the cylindrical surfaces such that the first ends of the cells are substantially coplanar;
  2. b. electrically connecting the plurality of cells to a bus bar assembly, the bus bar assembly being disposed proximate the first ends of the cells and adapted to electrically connect the plurality of cells in parallel to thereby form a first subassembly;
  3. c. repeating steps a and b to produce a second subassembly;
  4. i.e. electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies such that the cells in the first subassembly are electrically connected in series with the cells in the second subassembly; and
  5. e. sealing the first and second subassemblies in a housing.

Es versteht sich von selbst, dass die Angabe von Buchstaben zur Kennzeichnung der einzelnen Schritte der oben genannten Verfahren nur der Einfachheit halber erfolgt und nicht bedeutet, dass die Schritte in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen. Es versteht sich auch, dass die Abdichtung des Gehäuses nicht notwendigerweise das Eindringen oder Austreten von Gasen und/oder Feuchtigkeit verhindern muss. Stattdessen kann das Gehäuse als abgedichtet angesehen werden, wenn ein Verschluss vorhanden ist, der ein Entfernen der Unterbaugruppen aus dem Gehäuse verhindert.It should be understood that the use of letters to identify each step in the above methods is for convenience only and does not imply that the steps must be performed in the order listed above. It is also understood that the sealing of the housing does not necessarily have to prevent the ingress or egress of gases and/or moisture. Instead, the housing can be considered sealed if there is a closure preventing removal of the subassemblies from the housing.

Vorteilhaft ist, dass die oben genannten Verfahren den Aufbau eines Batteriemoduls aus einer Vielzahl von Unterbaugruppen ermöglichen, wobei die Unterbaugruppen bereits die Verbindungen zwischen den Zellen und den Stromschienen enthalten. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert, da die Verbindungen an den Unterbaugruppen leicht getestet werden können, bevor das Gesamtmodul zusammengesetzt wird. Außerdem ist das Verfahren flexibel, da verschiedene Kombinationen von Unterbaugruppen für unterschiedliche Batteriemodule verwendet werden können.It is advantageous that the methods mentioned above enable a battery module to be constructed from a large number of subassemblies, the subassemblies already containing the connections between the cells and the busbars. This improves the reliability of the process as the connections on the sub-assemblies can be easily tested before the overall module is assembled. In addition, the method is flexible as different combinations of sub-assemblies can be used for different battery modules.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Anbringen einer isolierenden Umhüllung um die Mehrzahl der Zellen in jeder Unterbaugruppe. Die Bereitstellung einer solchen isolierenden Umhüllung hilft zu verhindern, dass unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen benachbarten Unterbaugruppen entstehen.In one embodiment, the method further includes attaching an insulating covering around the plurality of cells in each subassembly. The provision of such an insulating covering helps prevent unwanted electrical connections from being made between adjacent subassemblies.

In einer Ausführungsform hat der Klebstoff, der benachbarte Zellen verbindet, eine Dicke von 0,5 mm oder weniger, vorzugsweise 0,3 mm oder weniger. Die Dicke des Klebstoffs kann als der Abstand zwischen den zylindrischen Oberflächen der Zellen an deren engstem Punkt betrachtet werden. Es versteht sich, dass diese Lücke im Allgemeinen durch den Klebstoff ausgefüllt wird.In one embodiment, the adhesive connecting adjacent cells has a thickness of 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less. The thickness of the adhesive can be viewed as the distance between the cylindrical surfaces of the cells at their narrowest point. It is understood that this gap is generally filled by the adhesive.

In einer Ausführungsform umfasst jede der Stromschienenanordnungen: ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen ersten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, die eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Anschlüssen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet, wobei das elektrische Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und der zweiten Unterbaugruppe das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe umfasst. Das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe kann beispielsweise das Schweißen des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe umfassen. In one embodiment, each of the bus bar assemblies includes: a first bus bar component including a first terminal bus plate connected to the first terminals of each cell in the respective subassembly and including a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; and a second bus bar component including a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the respective subassembly and including a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly, wherein electrically connecting the bus bar assemblies of the first and the second subassembly comprises electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly. Electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly may include, for example, welding the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly.

Dies stellt ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Verbinden benachbarter Unterbaugruppen in Reihe dar.This provides a simple and reliable method of connecting adjacent subassemblies in series.

In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Unterbaugruppe in dem Gehäuse in Längsrichtung aneinandergereiht.In one embodiment, the first and second subassemblies are longitudinally juxtaposed within the housing.

Optional wird Schritt a. innerhalb einer Vorrichtung durchgeführt. Eine solche Vorrichtung kann dazu beitragen, dass die Zellen in den gewünschten relativen Positionen gehalten werden.Optionally step a. performed within one device. Such a device can help to keep the cells in the desired relative positions.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, ist eine Unterbaugruppe vorgesehen, die so angeordnet ist, dass sie einen Teil eines Batteriemoduls bildet, wobei die Unterbaugruppe umfasst: eine Vielzahl von zylindrischen Zellen, wobei jede zylindrische Zelle eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss jeder der zylindrischen Zellen in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und zumindest ein Teil eines zweiten Anschlusses jeder der zylindrischen Zellen in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei die zylindrischen Zellen in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die ersten Endflächen aller zylindrischen Zellen in dem Satz im Wesentlichen koplanar sind, und wobei die Zellen durch einen Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen der Zellen miteinander verbunden sind; ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, das eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; wobei: das erste Stromschienenbauteileinen ersten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; das zweite Stromschienenbauteileinen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet ist, dass er den ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Unterbaugruppe berührt, die neben der Unterbaugruppe in einer längs gerichteten Ende-an-Ende-Anordnung angeordnet ist. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a subassembly arranged to form part of a battery module, the subassembly comprising: a plurality of cylindrical cells, each cylindrical cell having a first end face , a second end surface and a cylindrical surface between the first and second end surfaces, a first port and a second port, the first port of each of the cylindrical cells being located in a central region of the first end surface and at least part of a second port of each of the cylindrical cells is arranged in a peripheral region of the first end surface, the cylindrical cells being arranged in a common orientation such that the first end surfaces of all cylindrical cells in the set are substantially coplanar, and the cells being bonded to the cylindrical cells by an adhesive surfaces of the cells are connected to each other; a first bus bar component comprising a first terminal bus plate connected to the first terminals sen of each cell in the set of cells is connected and is proximate to the first end face of the cells; and a second bus bar component comprising a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the set of cells and located proximate to the first end face of the cells; wherein: the first bus bar component includes a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; the second bus bar component includes a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly; and the second series connection portion is arranged to contact the first series connection portion of a similar subassembly arranged adjacent to the subassembly in a longitudinal end-to-end arrangement.

Vorteilhafterweise kann eine solche Unterbaugruppe in Verbindung mit einer oder mehreren ähnlichen Unterbaugruppen verwendet werden, um ein Batteriemodul mit einer höheren Ausgangsspannung als die einzelnen Zellen zu bilden.Advantageously, such a subassembly can be used in conjunction with one or more similar subassemblies to form a battery module with a higher output voltage than the individual cells.

In einer Ausführungsform umfasst das erste Stromschienenbauteilferner mindestens einen parallelen Verbindungsabschnitt, der sich an einem ersten Querende der Stromschienenanordnung befindet. Vorteilhafterweise bietet ein solcher Parallelverbindungsabschnitt die Möglichkeit, die Unterbaugruppe parallel mit einer anderen Unterbaugruppe zu verbinden, die in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung mit der Unterbaugruppe angeordnet ist.In one embodiment, the first bus bar component further includes at least one parallel connection portion located at a first transverse end of the bus bar assembly. Advantageously, such a parallel connection section offers the possibility of connecting the sub-assembly in parallel with another sub-assembly arranged in an end-to-end transverse arrangement with the sub-assembly.

In einer Ausführungsform ist der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet, dass er über dem ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung liegt, die neben der Stromschienenanordnung in einer länglichen End-zu-End-Anordnung positioniert ist. Dies stellt eine einfache Anordnung dar, um sicherzustellen, dass zuverlässige elektrische Reihenverbindungen zwischen benachbarten Stromschienenanordnungen hergestellt werden können. Optional ist der zweite Reihenverbindungsabschnitt so konfiguriert, dass er eine Überlappungsverbindung mit dem ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung bildet, die in einer längs verlaufenden End-zu-End-Anordnung neben der Stromschienenanordnung angeordnet ist.In one embodiment, the second series connection portion is arranged to overlie the first series connection portion of a similar bus bar assembly positioned adjacent the bus bar assembly in an elongated end-to-end arrangement. This is a simple arrangement to ensure that reliable series electrical connections can be made between adjacent bus bar assemblies. Optionally, the second series connection section is configured to form a lap joint with the first series connection section of a similar bus bar assembly arranged in a longitudinal end-to-end arrangement adjacent the bus bar assembly.

In einer Ausführungsform umfasst die Stromschienenanordnung ferner eine Isolierschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Anschluss-Sammelplatte angeordnet ist, und wobei die erste Anschluss-Sammelplatte in einer ersten Ebene und die zweite Anschluss-Sammelplatte in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von der ersten Ebene in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene versetzt ist. Die Isolierschicht ist vorzugsweise hitzebeständig und nicht brennbar, so dass sie nicht zerstört wird, wenn eine Zelle in der Unterbaugruppe entlüftet wird.In one embodiment, the bus bar assembly further includes an insulating layer disposed between the first and second terminal collector plates, and wherein the first terminal collector plate is disposed in a first plane and the second terminal collector plate is disposed in a second plane, the second Plane is offset from the first plane in a direction perpendicular to the first plane. The insulating layer is preferably heat resistant and non-combustible so that it is not destroyed when a cell in the subassembly is vented.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das mindestens zwei Unterbaugruppen, wie oben beschrieben, und ein Gehäuse umfasst, wobei der erste Reihenverbindungsabschnitt einer ersten der Unterbaugruppen elektrisch mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt einer zweiten der Unterbaugruppen verbunden ist. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising at least two subassemblies as described above and a housing, wherein the first series connection portion of a first one of the subassemblies is electrically connected to the second series connection portion of a second one of the subassemblies is.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden eines Satzes zylindrischer Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: eine erste Komponente, die eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst; eine zweite Komponente, die eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst; und eine Isolierschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Anschluss-Verbindungsplatte angeordnet ist, wobei: die erste Anschluss-Sammelplatte in einer ersten Ebene angeordnet ist, und die zweite Anschluss-Sammelplatte in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von der ersten Ebene in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene versetzt ist. Vorteilhafterweise lässt sich eine solche Stromschienenanordnung leichter auf einem Satz zylindrischer Zellen montieren als herkömmliche Stromschienenanordnungen.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly for electrically connecting a set of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell comprising a first terminal and a second terminal, the bus bar assembly comprising: a first component comprising a first terminal header; a second component including a second terminal header; and an insulating layer disposed between the first and second terminal connection plates, wherein: the first terminal collector plate is arranged in a first plane, and the second terminal collector plate is arranged in a second plane, the second plane being separated from the first plane is offset in a direction perpendicular to the first plane. Advantageously, such a bus bar assembly is easier to assemble on a set of cylindrical cells than conventional bus bar assemblies.

In einer Ausführungsform sind mehrere erste Anschlussfahnen elektrisch mit der ersten Anschlusssammelplatte und mehrere zweite Anschlussfahnen elektrisch mit der zweiten Anschluss-Sammelplatte verbunden, und wobei die erste Anschluss-Sammelplatte mindestens einen Leerraum umfasst, wobei mindestens einige der zweiten Anschlussfahnen so betrieben werden können, dass sie über den Leerraum mit den zweiten Anschlüssen der Zellen verbunden werden.In one embodiment, a first plurality of terminal lugs are electrically connected to the first terminal header and a second plurality of terminal lugs are electrically connected to the second terminal header, and the first terminal header includes at least one void, wherein at least some of the second terminal lugs are operable to be be connected to the second terminals of the cells via the empty space.

In einer Ausführungsform umfasst die erste Anschluss-Sammelplatte eine Vielzahl von ersten Anschlussfahnen und die zweite Anschluss-Sammelplatte eine Vielzahl von zweiten Anschlussfahnen. Optional sind die ersten Anschlussfahnen auf einem Metallblech vorgesehen, das elektrisch und mechanisch mit der ersten Anschluss-Sammelplatte verbunden ist, und die zweiten Anschlussfahnen sind auf einem Metallblech vorgesehen, das elektrisch und mechanisch mit der zweiten Anschluss-Sammelplatte verbunden ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die Bereitstellung der Anschlussfahnen auf separaten Blechen die Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Körper der Anschluss-Sammelplatten und der Fahnen. Zum Beispiel können die erste und die zweite Anschlussfahne zumindest teilweise aus Kupfer bestehen. Die erste und die zweite Anschlussfahne können mit einem oxidationshemmenden Material wie Nickel beschichtet sein.In one embodiment, the first connection bus plate comprises a multiplicity of first connection lugs and the second connection bus plate comprises a multiplicity of second connection lugs. Optionally, the first terminal lugs are provided on a metal sheet that is electrically and mechanically connected to the first terminal collector plate, and the second terminal lugs are provided on a metal sheet that is electrically and mechanically connected to the second terminal collector plate. Advantageously, the provision of the terminal lugs allows for separa ten sheets, the use of different materials for the bodies of the connection collector plates and the lugs. For example, the first and second terminal lugs may be at least partially made of copper. The first and second terminal lugs may be plated with an anti-oxidation material such as nickel.

Optional können die ersten und zweiten Komponenten mit der Isolierschicht durch elektrisch isolierende Befestigungen verbunden werden, die durch ausgerichtete Löcher in den ersten und zweiten Komponenten und der elektrisch isolierenden Schicht geführt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Methoden zur Verbindung der ersten und zweiten Komponenten mit der Isolierschicht nützlich sind, z. B. Ultraschall- oder andere Schweißtechniken, durch Spritzgießen einer Befestigung direkt in ausgerichtete Löcher oder durch Verwendung eines geeigneten Klebstoffs.Optionally, the first and second components can be connected to the insulating layer by electrically insulating fasteners passed through aligned holes in the first and second components and the electrically insulating layer. However, it goes without saying that other methods of connecting the first and second components to the insulating layer are also useful, e.g. e.g. ultrasonic or other welding techniques, by injection molding a fastener directly into aligned holes or by using a suitable adhesive.

In einer Ausführungsform sind sowohl die erste als auch die zweite Anschluss-Sammelplatte zumindest teilweise aus Aluminium gefertigt. Zum Beispiel können die erste und die zweite Anschluss-Sammelplatte im Wesentlichen oder vollständig aus Aluminium bestehen.In one embodiment, both the first and the second connection collector plate are at least partially made of aluminum. For example, the first and second terminal headers may consist essentially or entirely of aluminum.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly according to any one of the preceding claims and a plurality of cylindrical cells.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der zylindrischen Zellen eine erste Endfläche umfasst, wobei: ein erster Anschluss jeder der zylindrischen Zellen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist; mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses jeder der zylindrischen Zellen in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist; jede der zylindrischen Zellen so angeordnet ist, dass sie in Umfangsrichtung an mindestens zwei andere zylindrische Zellen anstößt, und die zylindrischen Zellen innerhalb des Batteriemoduls in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die ersten Endflächen aller zylindrischen Zellen im Wesentlichen koplanar sind; die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Endflächen der mehreren zylindrischen Zellen angeordnet ist und eine erste Komponente umfasst, die über mehrere erste Anschlussfahnen elektrisch mit den ersten Anschlüssen verbunden ist, und eine zweite Komponente, die über mehrere zweite Anschlussfahnen elektrisch mit den zweiten Anschlüssen verbunden ist; und mindestens einige der zweiten Anschlussfahnen elektrisch mit dem zweiten Anschluss von mindestens zwei der zylindrischen Zellen verbunden sind. Vorteilhafterweise kann jede Zelle, die an mindestens zwei anderen Zellen anliegt, dazu beitragen, eine Überhitzung einzelner Zellen zu verhindern, da benachbarte Zellen als Wärmehüllen wirken. Außerdem können die Verbindungslaschen des zweiten Anschlusses mit den Schulterbereichen zweier benachbarter zylindrischer Zellen verbunden werden, so dass weniger Verbindungslaschen verwendet werden können.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly and a plurality of cylindrical cells, each of the cylindrical cells comprising a first end face, wherein: a first terminal of each of the cylindrical cells in located at a substantially central portion of the first end surface; at least a part of a second terminal of each of the cylindrical cells is arranged in a peripheral portion of the first end surface; each of the cylindrical cells is arranged to circumferentially abut at least two other cylindrical cells, and the cylindrical cells are arranged within the battery module in a common alignment such that the first end faces of all of the cylindrical cells are substantially coplanar; the bus bar assembly is arranged near the first end surfaces of the plurality of cylindrical cells and includes a first component electrically connected to the first terminals via a plurality of first terminal lugs and a second component electrically connected to the second terminals via a plurality of second terminal lugs ; and at least some of the second terminal lugs are electrically connected to the second terminal of at least two of the cylindrical cells. Advantageously, each cell abutting at least two other cells can help prevent individual cells from overheating as adjacent cells act as thermal shrouds. In addition, the connecting tabs of the second terminal can be connected to the shoulder portions of two adjacent cylindrical cells, so that fewer connecting tabs can be used.

In einer Ausführungsform umfasst das erste Bauteil eine erste Gruppe von Fingern und das zweite Bauteil eine zweite Gruppe von Fingern, und wobei sich zumindest einige der ersten Anschlussfahnen von der ersten Gruppe von Fingern und zumindest einige der zweiten Anschlussfahnen von der zweiten Gruppe von Fingern erstrecken.In one embodiment, the first component includes a first group of fingers and the second component includes a second group of fingers, and wherein at least some of the first terminal lugs extend from the first group of fingers and at least some of the second terminal lugs extend from the second group of fingers.

Die ersten Pole können positive Pole und die zweiten Pole können negative Pole sein. Es versteht sich, dass es üblich ist, dass der positive Anschluss einer zylindrischen Zelle auf einer Kappe an einem ersten Ende definiert ist und dass der negative Anschluss auf einem Zellengehäuse definiert ist, das ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende, die gesamte zylindrische Oberfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Ende und einen peripheren oder „Schulter“-Bereich des ersten Endes bedeckt. Dementsprechend kann der negative Anschluss jeder Zelle ein Gehäuse der Zelle umfassen.The first poles can be positive poles and the second poles can be negative poles. It will be understood that it is common for the positive terminal of a cylindrical cell to be defined on a cap at a first end and for the negative terminal to be defined on a cell case having a second end opposite the first end covering the entire cylindrical surface between the first and second ends and a peripheral or "shoulder" area of the first end. Accordingly, the negative terminal of each cell may include a case of the cell.

In einer Ausführungsform sind die zweiten Anschlussfahnen mit den Randbereichen von zwei benachbarten Zellen verbunden.In one embodiment, the second terminal lugs are connected to the edge areas of two adjacent cells.

In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Stromschienenbauteil jeweils aus Aluminium gefertigt.In one embodiment, the first and second busbar components are each made of aluminum.

Optional sind die erste und zweite Anschlussfahne aus Kupfer gefertigt. Die erste und die zweite Anschlussfahne können mit einem oxidationshemmenden Material wie Nickel beschichtet sein.Optionally, the first and second connecting lugs are made of copper. The first and second terminal lugs may be plated with an anti-oxidation material such as nickel.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Komponente einer Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von zylindrischen Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss umfasst, wobei die Komponente umfasst: eine Endschiene und eine erste Gruppe von Fingern, die sich von der Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der ersten Gruppe eine Vielzahl von Verbindungslaschen umfasst, wobei zumindest einige der Finger verjüngt sind, so dass eine Querschnittsfläche jedes verjüngten Fingers in einem proximalen Abschnitt des Fingers größer ist als ein distaler Abschnitt des Fingers. Dies hat den Vorteil, dass die Stromverteilung im Vergleich zu herkömmlichen Stromschienenbauteilen besser optimiert werden kann.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly component for electrically connecting a plurality of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell having a positive terminal and a negative terminal, the component comprising: an end bar and a first set of fingers extending from the end bar, each of the fingers in the first set including a plurality of connection tabs, at least some of the fingers being tapered such that a cross-sectional area of each tapered finger is greater at a proximal portion of the finger than a distal portion of the finger. This has the advantage that the current distribution can be better optimized compared to conventional busbar components.

In einer Ausführungsform sind zumindest einige der Finger serpentinenförmig. Dies kann vorteilhafterweise dazu beitragen, dass ein Weg mit minimaler Behinderung für etwaige Entlüftungsgase bereitgestellt wird, die von einer fehlerhaft arbeitenden Zelle ausgestoßen werden können.In one embodiment, at least some of the fingers are serpentine in shape. This can advantageously help provide a path with minimal obstruction for any vent gases that may be expelled from a malfunctioning cell.

In einer Ausführungsform sind die Finger aus Aluminium gefertigt. Die Anschlussfahnen können aus Kupfer bestehen und mit einer metallischen Beschichtung versehen sein, um Oxidation zu verhindern. Die metallische Beschichtung kann zum Beispiel eine Nickelbeschichtung sein.In one embodiment, the fingers are made of aluminum. The connecting lugs can be made of copper and have a metallic coating to prevent oxidation. The metallic coating can be a nickel coating, for example.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, ist eine Stromschienenanordnung vorgesehen, die eine Vielzahl von Komponenten wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly comprising a plurality of components as described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Vielzahl von Zellen und eine Stromschienenanordnung oder eine oder mehrere Komponenten wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, a battery module is provided that includes a plurality of cells and a bus bar assembly or one or more components as described above.

In einer Ausführungsform umfasst das Batteriemodul ferner ein Gehäuse und einen Zellenträger, der so angeordnet ist, dass er die Zellen innerhalb des Gehäuses positioniert, wobei der Zellenträger aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Optional ist der Zellenträger auch so konfiguriert, dass er die Komponenten der Stromschienenanordnung positioniert. Vorteilhafterweise kann der Zellenträger dazu beitragen, dass immer ein ausreichender Abstand zwischen Komponenten eingehalten wird, die nicht elektrisch miteinander verbunden werden sollen.In one embodiment, the battery module further includes a housing and a cell carrier arranged to position the cells within the housing, the cell carrier being made of an electrically insulating material. Optionally, the cell carrier is also configured to position the components of the bus bar assembly. Advantageously, the cell carrier can contribute to ensuring that a sufficient distance is always maintained between components that are not intended to be electrically connected to one another.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von zylindrischen Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss umfasst, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: eine erste Komponente, die eine positive Endschiene und eine erste Gruppe von Fingern umfasst, die sich von der positiven Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der ersten Gruppe eine Vielzahl von positiven Anschlussfahnen umfasst; eine zweite Komponente, die eine negative Endschiene und eine zweite Gruppe von Fingern umfasst, die sich von der negativen Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der zweiten Gruppe eine Vielzahl von negativen Anschlussfahnen umfasst; und eine Zwischenkomponente, die eine dritte Gruppe von Fingern und eine vierte Gruppe von Fingern umfasst, die elektrisch mit der dritten Gruppe von Fingern verbunden sind, wobei jeder der Finger in der dritten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von negativen Anschlussfahnen umfasst und jeder der Finger in der vierten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von positiven Anschlussfahnen umfasst, wobei die erste Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der dritten Gruppe von Fingern verschachtelt ist und die zweite Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der vierten Gruppe von Fingern verschachtelt ist. Dies hat den Vorteil, dass eine einseitige Stromschienenanordnung mit einer geringeren Höhe als bei herkömmlichen Stromschienenanordnung entsteht.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly for electrically connecting a plurality of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell including a positive terminal and a negative terminal, the bus bar assembly comprising: a first A component comprising a positive end rail and a first group of fingers extending from the positive end rail, each of the fingers in the first group comprising a plurality of positive terminal lugs; a second component including a negative end bar and a second group of fingers extending from the negative end bar, each of the fingers in the second group including a plurality of negative terminal lugs; and an intermediate component comprising a third group of fingers and a fourth group of fingers electrically connected to the third group of fingers, each of the fingers in the third group of fingers comprising a plurality of negative terminal lugs and each of the fingers in the fourth group of fingers comprises a plurality of positive terminal lugs, the first group of fingers being arranged to be interleaved with the third group of fingers and the second group of fingers being arranged to be interleaved with the fourth group of fingers is nested. This has the advantage that a one-sided busbar arrangement with a lower height than in conventional busbar arrangements is created.

Optional umfasst die Stromschienenanordnung mindestens ein zusätzliches Zwischenbauteil. In einer Ausführungsform umfasst die zusätzliche Zwischenkomponente eine fünfte Gruppe von Fingern und eine sechste Gruppe von Fingern, die elektrisch mit der fünften Gruppe von Fingern verbunden sind, wobei jeder der Finger in der fünften Gruppe von Fingern eine Vielzahl von negativen Verbindungszungen umfasst und jeder der Finger in der sechsten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von positiven Verbindungszungen umfasst, wobei die fünfte Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der vierten Gruppe von Fingern oder der ersten Gruppe von Fingern verschachtelt ist, und wobei die sechste Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der dritten Gruppe von Fingern oder der zweiten Gruppe von Fingern verschachtelt ist. Die Zwischenkomponente und die zusätzliche Zwischenkomponente können im Wesentlichen identisch miteinander sein. In einigen Ausführungsformen können mehrere zusätzliche Zwischenkomponenten vorgesehen sein.The busbar arrangement optionally includes at least one additional intermediate component. In one embodiment, the additional intermediate component includes a fifth group of fingers and a sixth group of fingers electrically connected to the fifth group of fingers, each of the fingers in the fifth group of fingers including a plurality of negative connection tabs and each of the fingers in the sixth group of fingers comprises a plurality of positive connection tabs, the fifth group of fingers being arranged to be interleaved with the fourth group of fingers or the first group of fingers and the sixth group of fingers being so arranged that it is nested with the third group of fingers or the second group of fingers. The intermediate component and the additional intermediate component can be substantially identical to each other. In some embodiments, multiple additional intermediate components may be provided.

In einer Ausführungsform ist jede der positiven Anschlussfahnen so angeordnet, dass sie mit einem positiven Anschluss einer entsprechenden zylindrischen Zelle verbunden werden kann. Jede der negativen Anschlussfahnen kann so angeordnet sein, dass sie mit einem negativen Anschluss einer oder mehrerer der zylindrischen Zellen verbunden werden kann.In one embodiment, each of the positive terminal lugs is arranged to be connected to a positive terminal of a corresponding cylindrical cell. Each of the negative terminal lugs can be arranged to mate with a negative terminal of a or more of the cylindrical cells can be connected.

In einer Ausführungsform ist jede der negativen Anschlussfahnen so angeordnet, dass sie mit einem negativen Anschluss von zwei der zylindrischen Zellen verbunden ist.In one embodiment, each of the negative terminal lugs is arranged to connect to a negative terminal of two of the cylindrical cells.

In einer Ausführungsform sind zumindest einige der Finger in der ersten, zweiten, dritten und vierten Gruppe verjüngt, so dass die Querschnittsfläche jedes verjüngten Fingers in einem proximalen Teil des Fingers größer ist als in einem distalen Teil des Fingers. Dies hat den Vorteil, dass die Stromverteilung im Vergleich zu herkömmlichen Stromschienenanordnungen besser optimiert werden kann.In one embodiment, at least some of the fingers in the first, second, third, and fourth groups are tapered such that the cross-sectional area of each tapered finger is greater at a proximal portion of the finger than at a distal portion of the finger. This has the advantage that the current distribution can be better optimized compared to conventional busbar arrangements.

Mindestens einige der Finger der ersten, zweiten, dritten und vierten Gruppe können schlangenförmig sein.At least some of the fingers of the first, second, third and fourth groups can be serpentine.

In einer Ausführungsform sind die Finger der ersten, der zweiten und der dazwischen liegenden Stromschienen zumindest teilweise aus Aluminium gefertigt. Die Finger können im Wesentlichen aus Aluminium oder vollständig aus Aluminium gefertigt sein.In one embodiment, the fingers of the first, second, and intermediate bus bars are at least partially made of aluminum. The fingers can be made essentially of aluminum or made entirely of aluminum.

Wahlweise sind die positiven und negativen Anschlussfahnen zumindest teilweise aus Kupfer gefertigt. Die positiven und negativen Anschlussfahnen können mit einem Material beschichtet sein, das Oxidation verhindert. Beispielsweise können die positiven und negativen Anschlussfahnen mit Nickel beschichtet sein.Optionally, the positive and negative terminal lugs are at least partially made of copper. The positive and negative terminal lugs may be coated with a material that prevents oxidation. For example, the positive and negative terminal lugs can be plated with nickel.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly according to any one of the preceding claims and a plurality of cylindrical cells.

Das Batteriemodul kann einen Zellenträger umfassen, der so angeordnet ist, dass er die Zellen in einem Gehäuse des Batteriemoduls positioniert, wobei der Zellenträger aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Optional ist der Zellenträger so konfiguriert, dass er eine oder mehrere Komponenten der Stromschienenanordnung positioniert.The battery module may include a cell carrier arranged to position the cells in a housing of the battery module, the cell carrier being made of an electrically insulating material. Optionally, the cell carrier is configured to position one or more components of the bus bar assembly.

In einer Ausführungsform sind auf dem Zellenträger mehrere sich nach oben erstreckende Laschen zur Positionierung der einen oder mehreren Komponenten der Stromschienenanordnung vorgesehen.In one embodiment, a plurality of upwardly extending tabs are provided on the cell carrier for positioning the one or more components of the bus bar assembly.

In einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von zylindrischen Zellen eine erste Gruppe von Zellen und eine zweite Gruppe von Zellen, wobei: der positive Anschluss jeder Zelle in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der ersten Gruppe von Fingern über einen positiven Verbindungsstreifen verbunden ist; der negative Anschluss jeder Zelle in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der dritten Gruppe von Fingern über einen negativen Verbindungsstreifen verbunden ist; der negative Anschluss jeder Zelle in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der zweiten Gruppe von Fingern über einen negativen Verbindungsstreifen verbunden ist; der positive Anschluss jeder Zelle in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der vierten Gruppe von Fingern über eine positive Verbindungslasche verbunden ist, wodurch die Zellen in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch parallel miteinander verbunden sind, die Zellen in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch parallel miteinander verbunden sind und die erste und zweite Gruppe von Zellen elektrisch in Reihe geschaltet sind.In one embodiment, the plurality of cylindrical cells includes a first group of cells and a second group of cells, wherein: the positive terminal of each cell in the first group of cells is electrically connected to a finger in the first group of fingers via a positive connection strap ; the negative terminal of each cell in the first group of cells is electrically connected to a finger in the third group of fingers via a negative connection strap; the negative terminal of each cell in the second group of cells is electrically connected to a finger in the second group of fingers via a negative connection strap; the positive terminal of each cell in the second group of cells is electrically connected to a finger in the fourth group of fingers via a positive connection tab, whereby the cells in the first group of cells are electrically connected in parallel, the cells in the second group of cells are electrically connected in parallel and the first and second groups of cells are electrically connected in series.

In einer Ausführungsform stößt jede der zylindrischen Zellen in Umfangsrichtung an mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei, andere zylindrische Zellen.In one embodiment, each of the cylindrical cells circumferentially abuts at least one, preferably at least two, other cylindrical cells.

Der Minuspol jeder Zelle kann ein Gehäuse der Zelle umfassen.The negative terminal of each cell may include a case of the cell.

In einer Ausführungsform deckt das Gehäuse jeder Zelle einen Umfangsbereich der ersten Endfläche ab, und die negativen Anschlussfahnen sind mit den Umfangsbereichen der ersten Endflächen von zwei benachbarten Zellen verbunden.In one embodiment, the case of each cell covers a peripheral portion of the first end face, and the negative terminal lugs are connected to the peripheral portions of the first end faces of two adjacent cells.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.

Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorangehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination verwendet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch so zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, auch wenn er ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.It is expressly intended within the scope of this application that the various aspects, embodiments, examples and alternatives presented in the preceding paragraphs, in the claims and/or in the following description and drawings, and in particular the individual features thereof, independently or can be used in any combination. This means that all embodiments and/or features of an embodiment can be combined with one another in any way and/or combination, provided these features are not incompatible. Applicant reserves the right to amend any originally filed claim or to file a new claim accordingly, including the right to amend an originally filed claim to depend on another claim and/or to incorporate a feature of another claim, even if he was not originally so claimed.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:

  • Die 1A-C zeigen verschiedene Ansichten einer zylindrischen Zelle, die in einem Fahrzeugbatteriemodul verwendet werden kann (Stand der Technik);
  • 2 zeigt eine Gruppe von zylindrischen Zellen, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mechanisch miteinander verbunden sind;
  • 3 zeigt eine Explosionszeichnung einer Unterbaugruppe, die eine Stromschienenanordnung und eine Gruppe zylindrischer Zellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
  • 4A zeigt eine Vielzahl von Zellengruppen, die durch eine Vielzahl von Stromschienenanordnungen , wie in 3 dargestellt, elektrisch miteinander verbunden sind;
  • 4B zeigt einen Querschnitt durch die in 4A dargestellten Zellgruppen;
  • 5 zeigt eine Explosionszeichnung eines Batteriemoduls in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenbau eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7 zeigt eine Vielzahl von Zellengruppen, die in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Stromschienenanordnung elektrisch miteinander verbunden sind;
  • 8 zeigt eine Stromschienenanordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 9 zeigt ein Fahrzeug in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Embodiments of the invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying figures, in which:
  • The 1A-C Figure 12 shows various views of a cylindrical cell that can be used in a vehicle battery module (prior art);
  • 2 Figure 12 shows a group of cylindrical cells mechanically connected together according to an embodiment of the present invention;
  • 3 Figure 12 shows an exploded view of a subassembly including a bus bar assembly and a group of cylindrical cells according to an embodiment of the present invention;
  • 4A shows a large number of cell groups, which are connected by a large number of busbar arrangements, as in FIG 3 shown are electrically connected together;
  • 4B shows a cross section through the in 4A cell groups shown;
  • 5 Fig. 12 shows an exploded view of a battery module in an embodiment of the present invention;
  • 6 12 is a flow chart illustrating a method of assembling a battery module according to an embodiment of the present invention;
  • 7 Figure 12 shows a plurality of cell groups electrically interconnected by a bus bar assembly in another embodiment of the present invention;
  • 8th Fig. 12 shows a bus bar assembly in another embodiment of the present invention; and
  • 9 12 shows a vehicle in an embodiment of the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die 1A-C zeigen verschiedene Ansichten einer herkömmlichen zylindrischen Zelle 100. Zylindrische Zellen 100 sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Größen erhältlich. In Traktionsbatterien für Fahrzeuge werden zum Beispiel häufig Zellen mit einem Durchmesser D von 21 mm und einer Länge L von 70 mm verwendet. Solche Zellen werden üblicherweise als 21700-Zellen bezeichnet (die ersten beiden Zahlen beziehen sich auf den Durchmesser D in mm und die letzten drei Zahlen auf die Länge L in Zehntel mm). Es versteht sich jedoch, dass in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch andere Zellgrößen verwendet werden können.The 1A-C 12 show various views of a conventional cylindrical cell 100. Cylindrical cells 100 are available in a variety of different sizes. In traction batteries for vehicles, for example, cells with a diameter D of 21 mm and a length L of 70 mm are often used. Such cells are commonly referred to as 21700 cells (the first two numbers refer to the diameter D in mm and the last three numbers to the length L in tenths of a mm). However, it should be understood that other cell sizes may be used in embodiments of the present invention.

Wie dem Fachmann klar sein wird, umfasst die Zelle 100 einen positiven Anschluss 100P, einen negativen Anschluss 100N und eine Entlüftungseinrichtung 100V. Der positive Anschluss wird durch eine Stahlendkappe 106 in einem zentralen Bereich des ersten Endes 104 der Zelle bereitgestellt, und der negative Anschluss wird durch ein zylindrisches Stahlgehäuse 108 bereitgestellt. Das zylindrische Stahlgehäuse 108 bedeckt das zweite Ende 102, die gesamte zylindrische Fläche zwischen dem ersten und dem zweiten Ende sowie einen Randbereich 100S der ersten Endfläche. Der Randbereich der ersten Endfläche kann auch als „Schulterbereich“ 100S der ersten Endfläche 104 bezeichnet werden. Bei handelsüblichen Zellen ist es manchmal der Fall, dass die Endkappe, die den positiven Anschluss 100P auf der ersten Endfläche 104 definiert, über den Schulterbereich der ersten Endfläche hinausragt, obwohl dies bei der in 1 dargestellten Zelle nicht der Fall ist. Dies ermöglicht es, einen im Wesentlichen ebenen Verbinder mit dem positiven Anschluss und nicht mit dem negativen Anschluss zu verbinden. Wie dem Fachmann klar sein wird, ist es wichtig, direkte elektrische Verbindungen zwischen dem positiven und dem negativen Anschluss zu vermeiden, da solche Verbindungen einen Kurzschluss erzeugen, der die Zelle beschädigen kann.As will be appreciated by those skilled in the art, the cell 100 includes a positive terminal 100P, a negative terminal 100N, and a vent 100V. The positive terminal is provided by a steel end cap 106 in a central portion of the first end 104 of the cell and the negative terminal is provided by a cylindrical steel housing 108 . The cylindrical steel case 108 covers the second end 102, the entire cylindrical surface between the first and second ends, and a peripheral portion 100S of the first end surface. The edge area of the first end face can also be referred to as the “shoulder area” 100S of the first end face 104 . In commercial cells, it is sometimes the case that the end cap that defines the positive terminal 100P on the first end face 104 protrudes beyond the shoulder portion of the first end face, although this is the case in FIG 1 cell shown is not the case. This allows a substantially planar connector to be connected to the positive terminal and not to the negative terminal. As will be appreciated by those skilled in the art, it is important to avoid direct electrical connections between the positive and negative terminals, since such connections create a short circuit that can damage the cell.

Wie in 1 dargestellt, umfasst die Zelle 100 drei Entlüftungseinrichtungen 100V in der ersten Endfläche 104 zwischen der Stahlendkappe 106, die den positiven Anschluss 100P definiert, und dem Schulterbereich 100S des zylindrischen Stahlgehäuses 108. Bei den Entlüftungsmitteln 100V handelt es sich um Lücken, die mit einem Material bedeckt sind, das reißt, damit heiße Gase durch die Lücke zwischen der Endkappe 106 und dem zylindrischen Stahlgehäuse 108 entweichen können, wenn im Inneren der Zelle ein übermäßiger Druck entsteht, wodurch die Gefahr einer Explosion der Zelle verringert wird.As in 1 As shown, the cell 100 includes three vents 100V in the first end face 104 between the steel end cap 106 that defines the positive terminal 100P and the shoulder portion 100S of the cylindrical steel housing 108. The vents 100V are gaps covered with a material ruptures to allow hot gases to escape through the gap between the end cap 106 and the cylindrical steel housing 108 if excessive pressure develops inside the cell, thereby reducing the risk of cell explosion.

2 zeigt einen Block 200 mit mehreren zylindrischen Zellen 100, die durch einen Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen der Zellen 100 mechanisch miteinander verbunden sind. An seiner schmalsten Stelle hat der Klebstoff eine Dicke von 0-0,5 mm, vorzugsweise 0,2-0,4 mm. Es versteht sich von selbst, dass der Durchmesser der Zellen nicht mit einer sehr hohen Maßtoleranz kontrolliert wird. Dementsprechend kann die Dicke der Klebstoffschicht zwischen benachbarten Zellen in Abhängigkeit von den tatsächlichen Abmessungen der Zellen variieren, und diese Variation kann dazu beitragen, die Auswirkungen der Abmessungstoleranz der Zellen 100 auf die Gesamtabmessungstoleranz des Blocks 200 zu mildern. 2 Figure 12 shows a block 200 having a plurality of cylindrical cells 100 mechanically connected together by an adhesive on the cylindrical surfaces of the cells 100. FIG. At its narrowest point, the adhesive has a thickness of 0-0.5 mm, preferably 0.2-0.4 mm. It goes without saying that the diameter of the cells is not controlled with a very high dimensional tolerance. Accordingly, the thickness of the adhesive layer may vary between adjacent cells depending on the actual dimensions of the cells, and this variation may contribute to reducing the effects of dimensional tolerance tolerance of the cells 100 to the overall dimensional tolerance of the block 200.

Der in 2 dargestellte Block 200 besteht aus 30 zylindrischen Zellen, die in einer gemeinsamen Ausrichtung und in einer Seite-an-Seite-Konfiguration angeordnet sind. Der Block besteht aus sechs Reihen mit je fünf Zellen, wobei jede Reihe gegenüber den benachbarten Reihen um einen Abstand versetzt ist, der ungefähr dem Radius einer der zylindrischen Zellen entspricht, wodurch die Effizienz verbessert wird, mit der die Zellen in ein gegebenes Volumen verpackt werden können. Es versteht sich, dass auch andere Konfigurationen des Blocks 200 nützlich sind und dass der Block in verschiedenen Ausführungsformen mehr oder weniger Zellen umfassen kann.the inside 2 The illustrated block 200 consists of 30 cylindrical cells arranged in a common orientation and in a side-by-side configuration. The block consists of six rows of five cells each, each row being offset from the adjacent rows by a distance approximately equal to the radius of one of the cylindrical cells, thereby improving the efficiency with which the cells are packed into a given volume can. It is understood that other configurations of the block 200 are useful and that the block may include more or fewer cells in different embodiments.

Die Klebeschicht zwischen den Zellen 100 im Block 200 hat einen relativ hohen elektrischen Widerstand. Daher sind die Zellen 100 im Block 200 zwar mechanisch miteinander verbunden, aber die zylindrischen Oberflächen (die Teil des negativen Pols der Zellen sind) sind wahrscheinlich nicht elektrisch miteinander verbunden. Wenn die Blöcke 200 jedoch zu einem Batteriemodul zusammengebaut werden, werden die Zellen in jedem Block elektrisch parallel geschaltet, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Dementsprechend ist es durchaus zulässig, dass zwischen den zylindrischen Oberflächen einiger oder aller Zellen innerhalb des Blocks 200 elektrische Verbindungen vorhanden sind.The adhesive layer between the cells 100 in the block 200 has a relatively high electrical resistance. Therefore, while the cells 100 in the block 200 are mechanically connected to each other, the cylindrical surfaces (which are part of the negative pole of the cells) are probably not electrically connected to each other. However, when the blocks 200 are assembled into a battery module, the cells in each block are electrically connected in parallel, as will be explained in more detail below. Accordingly, it is entirely permissible for electrical connections to exist between the cylindrical surfaces of some or all of the cells within block 200 .

Wie dem Fachmann klar sein wird, kann ein Zellenblock 200 in einer geeigneten Vorrichtung hergestellt werden, die die Zellen 100 während des Auftragens des Klebstoffs und während des Aushärtens des Klebstoffs in den richtigen relativen Positionen halten kann.As will be appreciated by those skilled in the art, a cell block 200 can be fabricated in any suitable apparatus capable of holding the cells 100 in the proper relative positions during application of the adhesive and during curing of the adhesive.

3 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Unterbaugruppe 300 zum Einbau in ein Batteriemodul. Die Unterbaugruppe 300 umfasst die in 2 gezeigte Zellengruppe 200 mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung 302, die um die Zellengruppe herum angeordnet ist, so dass die nach außen weisenden zylindrischen Oberflächen der Zellen in der Gruppe 200 alle von der Umhüllung 302 bedeckt sind. Eine einseitige Stromschienenanordnung 304 ist neben den ersten Enden der Zellen innerhalb der Zellengruppe 200 vorgesehen. Die Stromschienenanordnung 304 ist so angeordnet, dass sie alle Zellen innerhalb der Gruppe 200 elektrisch parallel zueinander verbindet. 3 12 shows an exploded view of a subassembly 300 for installation in a battery module. The subassembly 300 includes the 2 Cell group 200 is shown with an electrically insulating cover 302 placed around the cell group such that the outwardly facing cylindrical surfaces of the cells in group 200 are all covered by cover 302. A single-sided bus bar assembly 304 is provided adjacent the first ends of the cells within cell array 200 . Bus bar assembly 304 is arranged to electrically connect all cells within group 200 in parallel with one another.

Die Stromschienenanordnung 304 umfasst eine negative Anschluss-Sammelplatte 308, die so angeordnet ist, dass sie mit den negativen Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Zellengruppe 200 elektrisch verbunden ist. Die Verbindung zwischen der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 und den negativen Anschlüssen der Zellen wird durch ein dünnes Metallblech 306 erleichtert. In der gezeigten Ausführungsform besteht die negative Anschluss-Sammelplatte 308 aus Aluminium und das Metallblech 306 aus Kupfer, das mit Nickel beschichtet ist. Auf die elektrischen und mechanischen Verbindungen zwischen den negativen Anschlüssen, dem Metallblech 306 und der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 wird weiter unten näher eingegangen.The bus bar assembly 304 includes a negative terminal bus plate 308 arranged to be electrically connected to the negative terminals of all cells within the cell group 200 . The connection between the negative terminal collector plate 308 and the negative terminals of the cells is facilitated by a thin sheet of metal 306. In the embodiment shown, the negative terminal bus plate 308 is aluminum and the sheet metal 306 is copper plated with nickel. The electrical and mechanical connections between the negative terminals, sheet metal 306, and negative terminal header 308 are discussed in more detail below.

Die Stromschienenanordnung 304 umfasst ferner eine positive Anschluss-Sammelplatte 314, die so angeordnet ist, dass sie elektrisch mit den positiven Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Zellengruppe 200 verbunden ist. Die Verbindungen zwischen der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 und den positiven Anschlüssen der Zellen werden durch ein weiteres dünnes Metallblech 312 erleichtert. Zwischen der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 und dem dünnen Metallblech 312 befindet sich eine Isolierschicht 310, um sicherzustellen, dass die positiven und negativen Anschluss-Sammelplatten elektrisch voneinander isoliert sind.The bus bar assembly 304 further includes a positive terminal bus plate 314 arranged to be electrically connected to the positive terminals of all cells within the cell group 200 . Connections between the positive terminal collector plate 314 and the positive terminals of the cells are facilitated by another thin sheet of metal 312. Between the negative terminal bus plate 308 and the thin metal sheet 312 is an insulating layer 310 to ensure that the positive and negative terminal bus plates are electrically isolated from each other.

Bevor die Stromschienenanordnung 304 mit der Zellengruppe 200 verbunden wird, wird jedes der dünnen Metallbleche 306, 312 elektrisch und mechanisch mit der jeweiligen Anschluss-Sammelplatte 308, 314 verbunden, indem ein Teil des Metallblechs mit der jeweiligen Anschluss-Sammelplatte verschweißt wird. Obwohl dies mit jedem geeigneten Schweißverfahren erreicht werden kann, ist das Laserschweißen durch die dünnen Metallbleche besonders effektiv. Sobald das Metallblech 306 mit der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 verschweißt ist, wird ein negatives Stromschienenbauteil316 mit einer Vielzahl negativer Laschen 306T gebildet, die sich vom Körper der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 weg erstrecken. Wie weiter unten näher erläutert wird, können die negativen Laschen 306T an die negativen Anschlüsse der Zellen in der Zellengruppe 200 geschweißt werden, und die Positionierung der Laschen ist so, dass jede Zelle 100 mit einer entsprechenden Lasche 306T verbunden werden kann, wenn das negative Stromschienenbauteil316 relativ zur Zellengruppe 200 korrekt positioniert ist. Wenn das dünne Metallblech 312 mit der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 verschweißt wird, entsteht in ähnlicher Weise ein positives Sammelschienenbauteil 318. Das positive Stromschienenbauteilumfasst eine Vielzahl positiver Laschen 312T, die an die jeweiligen positiven Anschlüsse der Zellen in der Zellengruppe 200 geschweißt werden können, und die Positionierung der Laschen ist so, dass jede Zelle 100 mit einer jeweiligen Lasche 312T verbunden werden kann, wenn das positive Stromschienenbauteil318 relativ zu der Zellengruppe 200 korrekt positioniert ist. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die negativen Laschen 306T koplanar mit dem Rest des Metallblechs 306, während die positiven Laschen 312T sich von den Teilen des Metallblechs 312, die mit der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 verschweißt sind, nach außen und unten erstrecken. Dadurch können die positiven Laschen durch Hohlräume in dem negativen Stromschienenbauteil316 und der Isolierschicht 310 hindurchgehen und mit den positiven Anschlüssen der Zellen 100 verbunden werden, ohne einen Teil des negativen Stromschienenbauteils zu berühren. Es wird deutlich, dass das Ausmaß, in dem sich die Laschen 312T nach unten erstrecken, zumindest teilweise von der Form der in der Gruppe verwendeten Zellen abhängt, insbesondere von dem Ausmaß, in dem sich die Stahlendkappe 106 über den Schulterbereich 100S erstreckt oder darunter zurückgesetzt ist.Before the bus bar assembly 304 is connected to the cell group 200, each of the thin metal sheets 306, 312 is electrically and mechanically connected to the respective terminal header 308, 314 by welding a portion of the metal sheet to the respective terminal header. Although this can be achieved using any suitable welding method, laser welding is particularly effective through the thin sheets of metal. Once the metal sheet 306 is welded to the negative terminal bus plate 308, a negative bus bar component 316 having a plurality of negative tabs 306T extending from the body of the negative terminal bus plate 308 is formed. As will be explained in more detail below, the negative tabs 306T can be welded to the negative terminals of the cells in the cell group 200, and the positioning of the tabs is such that each cell 100 can be connected to a corresponding tab 306T when the negative bus bar component 316 is correctly positioned relative to cell group 200. Similarly, when thin metal sheet 312 is welded to positive terminal bus plate 314, a positive bus bar component 318 is formed the positioning of the tabs is such that each cell 100 can be connected to a respective tab 312T when the positive bus bar component 318 is correctly positioned relative to the cell group 200. FIG. How out of 3 As can be seen, the negative tabs 306T are coplanar with the remainder of the sheet metal 306, while the positive tabs 312T extend outwardly and downwardly from the portions of the sheet metal 312 that are welded to the positive terminal header plate 314. This allows the positive tabs to pass through voids in the negative bus bar component 316 and the insulating layer 310 and connect to the positive terminals of the cells 100 without touching any part of the negative bus bar component. It will be appreciated that the extent to which the tabs 312T extend downwardly depends, at least in part, on the shape of the cells used in the cluster, particularly the extent to which the steel end cap 106 extends over or is recessed below the shoulder region 100S is.

Sobald die positiven und negativen Stromschienenbauteile316, 318 durch Verschweißen der Metallbleche mit den jeweiligen Anschluss-Sammelplatten gebildet sind, kann die Stromschienenanordnung 304 durch mechanisches Verbinden der positiven und negativen Stromschienenbauteile gebildet werden, wobei die Isolierschicht 310 zwischen den beiden Stromschienenbauteilen angeordnet wird. Dies kann erreicht werden, indem elektrisch isolierende Befestigungen durch die ausgerichteten Löcher 314H, 312H, 310H, 308H, 306H in den Anschluss-Sammelplatten, den Metallblechen und der Isolierschicht geführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Isolierschicht 310 integral geformte Befestigungen aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie in Durchgangslöchern in den Stromschienenbauteilen liegen und mit diesen zusammenwirken. Diese Befestigungen können dann thermisch verankert oder mit Ultraschall verschweißt werden, sobald die Stromschienenbauteile auf beiden Seiten der Isolierschicht korrekt platziert wurden. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Sammelschienenbauteile durch einen geeigneten elektrisch isolierenden Klebstoff an der Isolierschicht 310 befestigt werden.Once the positive and negative bus bar members 316, 318 are formed by welding the metal sheets to the respective terminal bus plates, the bus bar assembly 304 can be formed by mechanically joining the positive and negative bus bar members with the insulating layer 310 being sandwiched between the two bus bar members. This can be accomplished by passing electrically insulating fasteners through the aligned holes 314H, 312H, 310H, 308H, 306H in the terminal bus plates, the metal sheets and the insulating layer. Additionally or alternatively, the insulating layer 310 may include integrally molded fasteners that are arranged to reside in and cooperate with through-holes in the bus bar components. These attachments can then be thermally anchored or ultrasonically welded once the busbar components have been correctly placed on either side of the insulating layer. Additionally or alternatively, the two busbar components can be attached to the insulating layer 310 by a suitable electrically insulating adhesive.

Sobald die Stromschienenanordnung 304 geformt ist, wird sie neben der Zellengruppe 200 so positioniert, dass die positiven und negativen Laschen 306T, 312T mit den positiven und negativen Anschlüssen der Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 in Kontakt sind. Die Laschen werden dann durch Laserschweißen elektrisch und mechanisch mit den jeweiligen Anschlüssen verbunden. Es versteht sich, dass auch andere Methoden der elektrischen und mechanischen Verbindung der Laschen mit den Anschlüssen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf andere Schweißtechniken, nützlich sind.Once formed, bus bar assembly 304 is positioned adjacent cell array 200 such that positive and negative tabs 306T, 312T contact the positive and negative terminals of cells 100 within cell array 200. FIG. The tabs are then electrically and mechanically connected to the respective terminals by laser welding. It is understood that other methods of electrically and mechanically connecting the tabs to the terminals, including but not limited to other welding techniques, are also useful.

Jede der positiven Verbindungslaschen 312T ist neben einem entsprechenden positiven Anschluss einer einzelnen Zelle 100 innerhalb der Zellengruppe 200 angeordnet, und ein ebener Teil der Lasche ist mit dem positiven Anschluss 100P lasergeschweißt. Die negativen Laschen 306T sind jeweils neben den Schulterbereichen 100S der jeweiligen Zellen 100 angeordnet, die Teil des negativen Anschlusses der Zellen sind. Im Gegensatz zu den positiven Laschen 312T sind jedoch mehrere der negativen Laschen 306T neben den Schulterbereichen 100S von zwei benachbarten Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 angeordnet. Es ist beispielsweise leicht zu erkennen, dass die Lasche 306TA neben den Schulterbereichen der beiden Zellen 100A, 100B positioniert ist und dass die Lasche 306TA verwendet werden kann, um beide Zellen 100A, 100B elektrisch und mechanisch mit dem negativen Stromschienenbauteil316 zu verbinden. Wie der Fachmann versteht, können mehrere der anderen Laschen 306T auch mit den Schulterbereichen von zwei benachbarten Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 verbunden werden.Each of the positive connection tabs 312T is positioned adjacent a corresponding positive terminal of a single cell 100 within the cell group 200, and a planar portion of the tab is laser welded to the positive terminal 100P. The negative tabs 306T are each positioned adjacent the shoulder portions 100S of the respective cells 100 which are part of the negative terminal of the cells. However, unlike the positive tabs 312T, a plurality of the negative tabs 306T are positioned adjacent the shoulder portions 100S of two adjacent cells 100 within the cell group 200. FIG. For example, it can be readily appreciated that the tab 306TA is positioned adjacent the shoulder areas of the two cells 100A, 100B and that the tab 306TA can be used to electrically and mechanically connect both cells 100A, 100B to the negative bus bar member 316. As will be understood by those skilled in the art, several of the other tabs 306T may also be connected to the shoulder regions of two adjacent cells 100 within the cell group 200. FIG.

Beim Laserschweißen der Laschen 306T, 312T an die jeweiligen Pole ist es wichtig, die bei der Schweißung verwendete Energiemenge zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass die internen Komponenten der Zellen nicht durch die während des Schweißvorgangs erzeugte Hitze beschädigt werden. Dementsprechend kann das Laserschweißen eine besonders geeignete Technik sein, da es eine präzise Steuerung der bei jedem Schweißvorgang eingesetzten Energiemenge ermöglicht.When laser welding the tabs 306T, 312T to their respective terminals, it is important to control the amount of energy used in the weld to ensure that the internal components of the cells are not damaged by the heat generated during the welding process. Accordingly, laser welding can be a particularly suitable technique as it allows for precise control of the amount of energy used in each welding operation.

Sobald alle Pole mit den Laschen verschweißt sind, sind alle positiven Pole innerhalb der Zellengruppe 200 elektrisch miteinander verbunden, und alle negativen Pole innerhalb der Zellengruppe 200 sind elektrisch miteinander verbunden. Dementsprechend sind die Zellen 100 innerhalb der Gruppe 200 elektrisch parallel miteinander verbunden. Die Unterbaugruppe 300 kann daher als „Parallelsatz“ oder „P-Satz“ bezeichnet werden. Ein Batteriemodul kann mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Baugruppen 300 oder eine Kombination aus in Reihe und parallel geschalteten Baugruppen umfassen, die erforderlich sind, um die gewünschte Batteriespannung und Stromkapazität zu erreichen.Once all of the poles are welded to the tabs, all of the positive poles within cell assembly 200 are electrically connected together and all of the negative poles within cell assembly 200 are electrically connected together. Accordingly, the cells 100 within the group 200 are electrically connected in parallel. Subassembly 300 may therefore be referred to as a "parallel set" or "P-set". A battery module may include multiple assemblies 300 electrically connected in series, parallel, or a combination of series and parallel assemblies required to achieve the desired battery voltage and current capacity.

4A zeigt eine Vielzahl von Baugruppen 300A-D, wie in 3 dargestellt, mit Parallel- und Reihenschaltungen zwischen benachbarten Baugruppen, um eine Anordnung mit erhöhter Spannungs- und Stromkapazität im Vergleich zu einer einzelnen Unterbaugruppe 300 zu schaffen. 4A zeigt auch ein Koordinatensystem. In der folgenden Beschreibung kann die in 4A dargestellte X-Achse als „Längsachse“ und die Y-Achse als „Querachse“ bezeichnet werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass diese Schreibweise nur der Einfachheit halber erfolgt. Insbesondere bedeutet die Verwendung von „längs“ und „quer“ nicht, dass die Unterbaugruppen eine größere Länge entlang der Längs- oder Querachse haben müssen. Dementsprechend können in einigen Ausführungsformen die Unterbaugruppen eine größere Länge entlang ihrer Querachse als entlang ihrer Längsachse haben, in einigen Ausführungsformen können die Unterbaugruppen eine größere Länge entlang ihrer Längsachse als entlang ihrer Querachse haben, und in anderen Ausführungsformen können die Längen entlang der Längs- und Querachsen gleich sein. 4A shows a variety of assemblies 300A-D, as in 3 1, with parallel and series connections between adjacent assemblies to provide an arrangement with increased voltage and current capacity compared to a single subassembly 300. FIG. 4A also shows a coordinate system. In the following description, the in 4A X-axis shown can be referred to as "longitudinal axis" and the Y-axis as "transverse axis". However, it goes without saying it goes without saying that this notation is only used for the sake of simplicity. In particular, the use of "longitudinal" and "transverse" does not imply that the subassemblies must have any greater length along the longitudinal or transverse axis. Accordingly, in some embodiments, the subassemblies can have a greater length along their transverse axis than along their longitudinal axis, in some embodiments, the subassemblies can have a greater length along their longitudinal axis than along their transverse axis, and in other embodiments, the lengths along the longitudinal and transverse axes be equal.

In 4A ist die positive Anschluss-Sammelplatte der Unterbaugruppe 300A elektrisch mit der negativen Anschluss-Sammelplatte der Unterbaugruppe 300C verbunden, wodurch eine Reihenschaltung zwischen den Baugruppen 300A und 300C entsteht. In ähnlicher Weise ist die positive Anschluss-Sammelplatte der Unterbaugruppe 300B elektrisch mit der negativen Anschluss-Sammelplatte der Unterbaugruppe 300D verbunden, wodurch eine Reihenschaltung zwischen den Baugruppen 300B und 300D hergestellt wird. Wie dem Fachmann klar sein wird, ermöglicht die Bereitstellung von Reihenschaltungen zwischen den Baugruppen 300 einem Batteriemodul, das aus einer Vielzahl von Baugruppen besteht, eine wesentlich höhere Spannung auszugeben als die einzelnen Zellen innerhalb des Gehäuses.In 4A For example, the positive terminal bus plate of subassembly 300A is electrically connected to the negative terminal bus plate of subassembly 300C, creating a series connection between assemblies 300A and 300C. Similarly, the positive terminal bus plate of subassembly 300B is electrically connected to the negative terminal bus plate of subassembly 300D, thereby establishing a series connection between assemblies 300B and 300D. As will be appreciated by those skilled in the art, the provision of series connections between assemblies 300 allows a battery module composed of a plurality of assemblies to output a much higher voltage than the individual cells within the case.

Die Reihenverbindungen zwischen Baugruppen, die entlang der in 4A gezeigten X-Achse nebeneinander liegen, werden durch den Reihenverbindungsabschnitt 320 an jeder der positiven Anschluss-Sammelplatten 314 und den entsprechenden ersten Reihenverbindungsabschnitt 322 an jeder der negativen Anschluss-Sammelplatten 308 erleichtert. Wie in 4B am besten zu sehen ist, ist der Reihenverbindungsabschnitt 320A der Unterbaugruppe 300A in Kontakt mit dem Reihenverbindungsabschnitt 322C der Unterbaugruppe 300C, wenn die Baugruppen 300A, 300C in der in 4A gezeigten Längsausrichtung nebeneinander angeordnet sind. Wie in 4B am besten dargestellt, liegt der erste Reihenverbindungsabschnitt 320A im Wesentlichen über dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt 322C.The series connections between assemblies located along the in 4A juxtaposed X-axis, as shown, are facilitated by the series connection section 320 on each of the positive terminal headers 314 and the corresponding first series connection section 322 on each of the negative terminal headers 308. FIG. As in 4B As best seen, when assemblies 300A, 300C are in the Fig 4A longitudinal orientation shown are arranged side by side. As in 4B Best illustrated, the first series connection portion 320A substantially overlies the second series connection portion 322C.

4B zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch eine ähnliche Anordnung wie in 4A, die entlang der in 4A gezeigten XZ-Ebene aufgenommen wurde. In 4B sind zur besseren Veranschaulichung nur die jeweiligen Anschluss-Sammelplatten 308, 314 und Isolierschichten 310 sichtbar. Wie in 4B zu sehen ist, umfasst jede der positiven Anschluss-Sammelplatten 314A, C einen ersten Reihenverbindungsabschnitt 320A, C, der sich über die Enden der jeweiligen Isolierschicht 310A, C und der negativen Anschluss-Sammelplatte 308A, C hinaus erstreckt. Die ersten Reihenverbindungsabschnitte 320A, C erstrecken sich auch in einer Richtung nach unten, so dass eine untere Fläche des Reihenverbindungsabschnitts im Wesentlichen koplanar mit einer oberen Fläche der negativen Anschluss-Sammelplatten 308A, C ist. 4B shows a schematic cross-sectional view through a similar arrangement as in FIG 4A , along the in 4A XZ plane shown was recorded. In 4B only the respective terminal bus plates 308, 314 and insulating layers 310 are visible for clarity. As in 4B As can be seen, each of the positive terminal bus plates 314A,C includes a first series connection portion 320A,C that extends beyond the ends of the respective insulating layer 310A,C and the negative terminal bus plate 308A,C. The first series connection portions 320A,C also extend in a downward direction such that a bottom surface of the series connection portion is substantially coplanar with a top surface of the negative terminal bus plates 308A,C.

Jede der Baugruppen 300A, C umfasst auch einen zweiten Reihenverbindungsabschnitt 322A, C an einem Ende, das dem jeweiligen ersten Reihenverbindungsabschnitt 320A, C gegenüberliegt. Die zweiten Reihenverbindungsabschnitte 322A, C umfassen einen Abschnitt der negativen Anschluss-Sammelplatten 308A, C, der sich über die Enden der jeweiligen Isolierschicht 310A, C und der positiven Anschluss-Sammelplatte 314A, C hinaus erstreckt. Wenn die beiden Baugruppen 300A, C in der in den 4A und 4B gezeigten Ausrichtung nebeneinander angeordnet sind, ist der erste Reihenverbindungsabschnitt 320A der Unterbaugruppe 300A in Kontakt mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt 322C der Unterbaugruppe 300B, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen der positiven Anschluss-Sammelplatte 314A und der negativen Anschluss-Sammelplatte 308C hergestellt wird. Der erste Reihenverbindungsabschnitt 320A und der zweite Reihenverbindungsabschnitt 322C werden dann durch Schweißen mechanisch verbunden. Dies verbessert die elektrische Verbindung zwischen den Anschluss-Sammelplatten und trägt auch dazu bei, die Baugruppen 300A, C in der erforderlichen Ausrichtung mechanisch miteinander zu verbinden.Each of the assemblies 300A,C also includes a second series connection portion 322A,C at an end opposite the respective first series connection portion 320A,C. The second series connection portions 322A,C include a portion of the negative terminal bus plates 308A,C that extends beyond the ends of the respective insulating layer 310A,C and the positive terminal bus plate 314A,C. If the two assemblies 300A, C in the in the 4A and 4B When placed side-by-side in the orientation shown, first series connection portion 320A of subassembly 300A is in contact with second series connection portion 322C of subassembly 300B, thereby establishing an electrical connection between positive terminal busplate 314A and negative terminal busplate 308C. The first series connection portion 320A and the second series connection portion 322C are then mechanically connected by welding. This improves the electrical connection between the terminal headers and also helps to mechanically connect the assemblies 300A,C together in the required alignment.

Es versteht sich, dass verschiedene Konfigurationen der ersten und zweiten Reihenverbindungsabschnitte möglich sind und Reihenverbindungen zwischen Baugruppen ermöglichen, die in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung nebeneinander angeordnet sind, wie in den 4A und B gezeigt (d. h. nebeneinander und linear entlang der in 4A gezeigten X-Achse angeordnet). Anstelle der ersten Verbindungsabschnitte 320, die sich nach unten erstrecken (wie in 4B dargestellt), könnten sich beispielsweise die zweiten Verbindungsabschnitte 322 nach oben erstrecken, oder beide Verbindungsabschnitte könnten sich aufeinander zu erstrecken. Wichtig ist, dass, wenn zwei Baugruppen 300 in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, die jeweiligen ersten und zweiten seriellen Verbindungsabschnitte 320, 322 so nahe beieinander liegen müssen, dass sie leicht elektrisch miteinander verbunden werden können. Eine zuverlässige und robuste elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Reihenverbindungsabschnitten wird vorzugsweise durch Schweißen und/oder Löten hergestellt, aber es versteht sich, dass stattdessen oder zusätzlich auch andere Verbindungsmittel wie Schrauben, Bolzen oder Nieten verwendet werden können. In einigen Ausführungsformen können die ersten Reihenverbindungsabschnitte 320 eine geringere Dicke im Vergleich zum Rest der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 haben, um das Zusammenschweißen der ersten und zweiten Verbindungsabschnitte 320, 322 durch die obere Fläche des ersten Verbindungsabschnitts 320 zu erleichtern.It will be appreciated that various configurations of the first and second series connection portions are possible and allow for series connections between assemblies juxtaposed in an end-to-end longitudinal arrangement as illustrated in FIGS 4A and B shown (i.e. side by side and linearly along the in 4A X-axis shown). Instead of the first connecting portions 320 extending downward (as in 4B shown), for example, the second connecting sections 322 could extend upwards, or both connecting sections could extend towards one another. Importantly, when two assemblies 300 are arranged longitudinally side by side, the respective first and second serial connection portions 320, 322 must be close enough to each other that they can be easily electrically connected to each other. A reliable and robust electrical and mechanical connection between the series connection sections is preferably made by welding and/or soldering, but it is understood that other connection means such as screws, bolts or rivets can also be used instead or in addition can. In some embodiments, the first series connection portions 320 may have a reduced thickness compared to the remainder of the positive terminal bus plate 314 to facilitate welding the first and second connection portions 320, 322 together through the top surface of the first connection portion 320.

Zurück zu 4A: Es ist zu erkennen, dass es auch parallele Verbindungen zwischen Baugruppen gibt, die nebeneinander liegen und linear entlang der in 4A gezeigten Y-Achse angeordnet sind (d. h. Baugruppen, die in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung positioniert sind). Insbesondere besteht eine parallele Verbindung zwischen den Baugruppen 300A und 300B, und eine weitere parallele Verbindung besteht zwischen den Baugruppen 300C und 300D. Jede der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 umfasst einen ersten parallelen Verbindungsabschnitt 324 und einen zweiten parallelen Verbindungsabschnitt 326, die sich an gegenüberliegenden, quer verlaufenden Enden der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 befinden. Wenn die Baugruppen in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung angeordnet sind (wie in 4A für die Baugruppen 300A und B und für die Baugruppen 300C und D), ist der erste parallele Verbindungsabschnitt 324 einer der negativen Anschluss-Sammelplatten 308 in der Nähe des zweiten parallelen Verbindungsabschnitts 326 einer anderen der negativen Anschluss-Sammelplatten 308 positioniert, berührt diesen jedoch nicht. In der in 4A gezeigten Anordnung sind die ersten Verbindungsabschnitte 324B, D jeweils in der Nähe der zweiten Verbindungsabschnitte 326A, C angeordnet. Parallele Verbindungen zwischen den Baugruppen 300A und 300B sowie zwischen den Baugruppen 300C und 300D werden dann durch Verbinder 328 gebildet, die die nahe gelegenen ersten und zweiten parallelen Verbindungsabschnitte elektrisch verbinden.Back to 4A : It can be seen that there are also parallel connections between assemblies that are adjacent and linear along the in 4A Y-axis shown (ie assemblies positioned in an end-to-end transverse arrangement). In particular, one parallel connection exists between assemblies 300A and 300B, and another parallel connection exists between assemblies 300C and 300D. Each of the negative terminal header plate 308 includes a first parallel link portion 324 and a second parallel link portion 326 located at opposite transverse ends of the negative terminal header plate 308 . When the assemblies are arranged in an end-to-end transverse arrangement (as in 4A for assemblies 300A and B and for assemblies 300C and D), the first parallel connection portion 324 of one of the negative terminal collector plates 308 is positioned near, but not touching, the second parallel connection portion 326 of another of the negative terminal collector plates 308 . in the in 4A As shown in the arrangement, the first connection sections 324B,D are arranged in the vicinity of the second connection sections 326A,C, respectively. Parallel connections between assemblies 300A and 300B and between assemblies 300C and 300D are then formed by connectors 328 which electrically connect the proximate first and second parallel connection portions.

Die in 4A dargestellte Anordnung von Baugruppen 300 kann als Batterie verwendet werden, indem ein negativer Anschluss (in 4 nicht dargestellt) mit den Reihenverbindungsabschnitten 322A und 322B und ein positiver Anschluss (in 4 nicht dargestellt) mit den Reihenverbindungsabschnitten 320C, 320D verbunden wird. Eine solche Batterie hätte einen Spannungspegel, der doppelt so hoch ist wie die Spannung einer einzelnen Zelle, da effektiv zwei Gruppen von Zellen in Reihe miteinander geschaltet sind, wobei die erste Gruppe alle Zellen in den Baugruppen 300A und 300B und die zweite Gruppe alle Zellen in den Baugruppen 300C und 300D umfasst. In einigen Ausführungsformen kann eine solche Batterie in einem Gehäuse untergebracht werden, um ein Batteriemodul zu bilden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass typische Batteriemodule wesentlich mehr Baugruppen 300 umfassen können als in 4 dargestellt, wobei die Gesamtzahl der Baugruppen von der erforderlichen Spannungshöhe und Ladekapazität abhängt. 5 zeigt beispielsweise eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls 500 mit insgesamt 22 Modulen 300, die in zwei Reihen angeordnet sind, wobei jede Reihe elf Module 300 umfasst, die in einer quer verlaufenden Ende-an-Ende-Anordnung angeordnet sind, und wobei die beiden Reihen in einer quer verlaufenden Ende-an-Ende-Anordnung nebeneinander liegen.In the 4A The assembly of assemblies 300 shown can be used as a battery by connecting a negative terminal (in 4 not shown) with series connection sections 322A and 322B and a positive terminal (in 4 not shown) is connected to the series connection portions 320C, 320D. Such a battery would have a voltage level twice the voltage of a single cell because there are effectively two groups of cells connected in series with each other, the first group containing all the cells in assemblies 300A and 300B and the second group containing all the cells in Assemblies 300C and 300D. In some embodiments, such a battery can be housed in a housing to form a battery module. However, it goes without saying that typical battery modules can include significantly more assemblies 300 than in 4 shown, with the total number of modules depending on the required voltage level and charging capacity. 5 For example, FIG. 12 shows an exploded view of a battery module 500 having a total of 22 modules 300 arranged in two rows, each row including eleven modules 300 arranged in a transverse end-to-end arrangement, and the two rows in a end-to-end transverse arrangement.

Im Modul 500 sind die Baugruppen 300 mit den ersten Enden 104 der Zellen nach unten gerichtet, so dass sich die Stromschienenbauteile unterhalb der Zellen befinden. Da an den zweiten Enden 102 der Zellen keine Verbindungen vorhanden sind, können die zweiten Enden durch die Kühlplatte 502 gekühlt werden, ohne dass dazwischen liegende Komponenten die Kühlleistung beeinträchtigen. Zwischen den zweiten Enden 102 der Zellen 100 und der Kühlplatte 502 befindet sich eine Schicht aus thermischem Schnittstellenmaterial 504, um die thermische Verbindung zwischen den Zellen und der Kühlplatte zu verbessern.In the module 500, the assemblies 300 face down with the first ends 104 of the cells such that the bus bar components are below the cells. Since there are no connections at the second ends 102 of the cells, the second ends can be cooled by the cooling plate 502 without intervening components affecting the cooling performance. Between the second ends 102 of the cells 100 and the cold plate 502 is a layer of thermal interface material 504 to improve the thermal connection between the cells and the cold plate.

Ein besonderer Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Batteriemodul mit einer sehr großen Gesamtzahl von Zellen aus einer großen Anzahl von im Wesentlichen identischen Baugruppen aufgebaut werden kann, von denen jede einzeln geprüft werden kann, bevor sie in das Batteriemodul eingebaut wird. Ein Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Batteriemoduls wird weiter unten unter Bezugnahme auf 6 näher erläutert.A particular advantage of embodiments of the present invention is that a battery module with a very large total number of cells can be constructed from a large number of substantially identical assemblies, each of which can be individually tested before being assembled into the battery module. A method for assembling such a battery module is described below with reference to FIG 6 explained in more detail.

Ein besonderer Vorteil der Bereitstellung erster und zweiter paralleler Verbindungsabschnitte 324, 326, die nahe beieinander liegen, aber nicht in elektrischem Kontakt sind, wenn zwei Baugruppen 300 in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung nebeneinander angeordnet sind, besteht darin, dass dadurch bei Bedarf parallele Verbindungen hergestellt werden können, aber auch die Möglichkeit besteht, dass parallele Verbindungen zwischen benachbarten Baugruppen nicht hergestellt werden. Dies führt zu einer Flexibilität bei der Spannungsabgabe, die von einer gegebenen Anordnung von Baugruppen 300 bereitgestellt werden kann. In einigen Ausführungsformen können z. B. vier Baugruppen 300 wie in 4A dargestellt angeordnet werden, aber die Steckverbinder 328, die die parallelen Verbindungen zwischen benachbarten Baugruppen herstellen, können weggelassen werden. Stattdessen kann ein Kabelbaum oder eine andere Komponente vorgesehen werden, um den Reihenverbindungsabschnitt 320C mit dem Reihenverbindungsabschnitt 322B zu verbinden, wodurch eine Batterie mit vier Gruppen von Zellen entsteht, die in Reihe zueinander angeordnet sind, wenn auch mit der Hälfte der Anzahl von Zellen in jeder Gruppe im Vergleich zu der in 4A gezeigten Anordnung. Zweckmäßigerweise kann der Kabelbaum entlang des Raums zwischen den benachbarten Stromschienenanordnungen verlaufen.A particular advantage of providing first and second parallel connection portions 324, 326 which are in close proximity but not in electrical contact when two assemblies 300 are juxtaposed in an end-to-end transverse arrangement is that thereby parallel connections can be made if required, but there is also the possibility that parallel connections between adjacent assemblies will not be made. This results in flexibility in the voltage output that can be provided by a given arrangement of packages 300. FIG. In some embodiments, e.g. B. four assemblies 300 as in 4A as shown, but the connectors 328 which make the parallel connections between adjacent assemblies can be omitted. Alternatively, a wiring harness or other component may be provided to connect series connection portion 320C to series connection portion 322B, resulting in a battery having four groups of cells, shown in FIG are arranged in series with one another, albeit with half the number of cells in each group compared to that in 4A arrangement shown. Conveniently, the wiring harness may run along the space between the adjacent bus bar assemblies.

6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 600 zur Herstellung eines Batteriemoduls mit einer Vielzahl von zylindrischen Zellen in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 FIG. 6 is a flowchart showing a method 600 for manufacturing a battery module having a plurality of cylindrical cells in an embodiment of the present invention.

Das Verfahren beginnt mit Schritt 602 und geht weiter zu Schritt 604, in dem eine Vielzahl zylindrischer Zellen in einer gemeinsamen Ausrichtung positioniert wird, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind. Benachbarte Zellen innerhalb der Vielzahl von Zellen können aneinander stoßen, oder sie können um einen kleinen Abstand voneinander beabstandet sein, wobei der Abstand bis zu 2 mm betragen kann, aber vorzugsweise 0,5 mm oder weniger, am meisten bevorzugt 0,3 mm oder weniger beträgt. Um eine genaue Positionierung der Zellen an den gewünschten Stellen zu gewährleisten, kann dieser Schritt in einer Schablone durchgeführt werden.The method begins at step 602 and proceeds to step 604 where a plurality of cylindrical cells are positioned in a common orientation such that the first ends of the cells are substantially coplanar. Adjacent cells within the plurality of cells may abut one another, or they may be spaced a small distance apart, which distance may be up to 2mm, but preferably 0.5mm or less, most preferably 0.3mm or less amounts. To ensure accurate positioning of the cells at the desired locations, this step can be performed in a template.

Die Zellen werden dann in Schritt 606 mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen zusammengefügt. Der Klebstoff kann eine Dicke von 0,5 mm oder weniger haben, vorzugsweise 0,3 mm oder weniger. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der Klebstoff aufgetragen werden kann, bevor die Zellen relativ zueinander positioniert werden.The cells are then assembled at step 606 with an adhesive on the cylindrical surfaces. The adhesive may have a thickness of 0.5mm or less, preferably 0.3mm or less. It is understood that in some embodiments the adhesive can be applied before the cells are positioned relative to one another.

In Schritt 608 wird dann eine Stromschienenanordnung an die ersten Enden der Zellen angeschlossen. Die Stromschienenanordnung kann eine positive Anschluss-Sammelplatte umfassen, die elektrisch mit den positiven Anschlüssen aller Zellen 100 verbunden werden kann, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden, und eine negative Anschluss-Sammelplatte, die elektrisch mit den negativen Anschlüssen aller Zellen 100 verbunden werden kann, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden. Auf diese Weise werden alle Zellen, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden, elektrisch parallel geschaltet, wodurch eine Unterbaugruppe 300 entsteht. In einigen Ausführungsformen kann die Stromschienenanordnung eine Stromschienenanordnung 304 sein, wie in 3 dargestellt, und die elektrischen Verbindungen können durch Schweißen, vorzugsweise durch Laserschweißen, hergestellt werden.Then, in step 608, a bus bar assembly is connected to the first ends of the cells. The bus bar assembly can include a positive terminal bus plate that can be electrically connected to the positive terminals of all cells 100 assembled in step 606 and a negative terminal bus plate that can be electrically connected to the negative terminals of all cells 100. merged in step 606. In this manner, all of the cells assembled in step 606 are electrically connected in parallel, forming a subassembly 300. FIG. In some embodiments, the bus bar assembly may be a bus bar assembly 304 as shown in FIG 3 shown, and the electrical connections may be made by welding, preferably laser welding.

Das Verfahren geht dann zu Schritt 610 über, in dem eine elektrisch isolierende Umhüllung um die Unterbaugruppe 300 auf die freiliegenden zylindrischen Oberflächen der äußersten Zellen in der Unterbaugruppe 300 aufgebracht wird.The method then proceeds to step 610 where an electrically insulative coating is applied around subassembly 300 to the exposed cylindrical surfaces of the outermost cells in subassembly 300. FIG.

In Schritt 612 wird festgestellt, ob genügend Unterbaugruppen hergestellt wurden, um das Batteriemodul mit der gewünschten Spannung und/oder Kapazität herzustellen. Wenn noch weitere Unterbaugruppen benötigt werden, kehrt das Verfahren zu Schritt 604 zurück. Sobald genügend Unterbaugruppen hergestellt wurden, geht das Verfahren zu Schritt 614 über, in dem die Unterbaugruppen in einem Gehäuse positioniert werden, wobei zumindest einige der Unterbaugruppen in einer längsgerichteten End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet werden. Die Baugruppen werden dann in Schritt 616 elektrisch miteinander verbunden. Im Falle der in Längsrichtung aneinandergereihten Baugruppen werden die elektrischen Verbindungen hergestellt, indem ein erster Reihenverbindungsabschnitt auf einer negativen Anschluss-Sammelplatte einer Baugruppe mit einem zweiten Reihenverbindungsabschnitt auf einer positiven Anschluss-Sammelplatte einer anderen, benachbarten Baugruppe elektrisch verbunden wird, wodurch die Baugruppen elektrisch in Reihe geschaltet werden. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Reihenverbindungsabschnitten können durch Zusammenschweißen der Reihenverbindungsabschnitte hergestellt werden. Wenn eine der Unterbaugruppen in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung positioniert werden soll, können parallele Verbindungen zwischen solchen Unterbaugruppen hergestellt werden, indem entsprechende parallele Verbindungsabschnitte an den jeweiligen Stromschienenanordnungen angeschlossen werden. Solche parallelen Verbindungsabschnitte können die negativen Anschluss-Sammelplatten benachbarter Unterbaugruppen miteinander verbinden, oder sie können die positiven Anschluss-Sammelplatten benachbarter Unterbaugruppen miteinander verbinden. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen die Reihenfolge der Schritte 614 und 616 umgekehrt werden kann, so dass die Unterbaugruppen elektrisch miteinander verbunden und dann anschließend im Gehäuse positioniert werden.In step 612, a determination is made as to whether enough subassemblies have been manufactured to manufacture the battery module with the desired voltage and/or capacity. If more subassemblies are needed, the method returns to step 604. Once enough subassemblies have been manufactured, the method proceeds to step 614 where the subassemblies are positioned in a housing with at least some of the subassemblies being placed in end-to-end longitudinal relationship with one another. The assemblies are then electrically connected together at step 616 . In the case of end-to-end assemblies, the electrical connections are made by electrically connecting a first series connection portion on a negative terminal bus plate of one assembly to a second series connection portion on a positive terminal bus plate of another, adjacent assembly, thereby electrically connecting the assemblies in series be switched. The electrical connections between the series connection sections can be made by welding the series connection sections together. When one of the subassemblies is to be positioned in an end-to-end transverse arrangement, parallel connections can be made between such subassemblies by terminating corresponding parallel connector sections on the respective bus bar assemblies. Such parallel connection sections can connect the negative terminal bus plates of adjacent subassemblies together, or they can connect the positive terminal bus plates of adjacent subassemblies together. It will be appreciated that in some embodiments, the order of steps 614 and 616 may be reversed such that the subassemblies are electrically connected together and then subsequently positioned within the housing.

Sobald die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Unterbaugruppen hergestellt sind, wird das Gehäuse in Schritt 617 versiegelt. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen das Gehäuse oder ein Teil davon im Wesentlichen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet wird. Die Abdichtung des Gehäuses muss jedoch nicht unbedingt das Eindringen oder Austreten von Gasen und/oder Feuchtigkeit verhindern. Stattdessen kann das Gehäuse als abgedichtet angesehen werden, sobald ein Verschluss vorhanden ist, der ein Entfernen der Unterbaugruppen aus dem Gehäuse verhindert. Das Verfahren endet dann mit Schritt 618.Once the required electrical connections are made between the subassemblies, in step 617 the housing is sealed. It is understood that in some embodiments the housing or a part thereof is substantially sealed against the ingress of moisture. However, the sealing of the housing does not necessarily have to prevent the ingress or egress of gases and/or moisture. Instead, the case can be considered sealed once a closure is in place to prevent removal of the subassemblies from the case. The method then ends with step 618.

Wie dem Fachmann klar sein wird, können in den verschiedenen Phasen des Verfahrens 600 verschiedene Qualitätskontrollen durchgeführt werden. Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass die Qualitätskontrollen an den Unterbaugruppen durchgeführt werden können, bevor sie zum Batteriemodul zusammengesetzt werden. Die einzigen elektrischen Verbindungen, die nach dem Einsetzen der Unterbaugruppen in das Modulgehäuse hergestellt werden, sind die Verbindungen zwischen den Stromschienen benachbarter Unterbaugruppen, und diese Verbindungen sind im Allgemeinen zuverlässiger als die Verbindungen zwischen den Zellen und den Stromschienenanordnungen. Dementsprechend tragen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dazu bei, eine Situation zu vermeiden, in der eine defekte Zelle oder Verbindung ein ganzes Modul unbrauchbar machen kann, was entweder eine teure Reparatur oder die Verschrottung des gesamten Batteriemoduls erfordert.As will be appreciated by those skilled in the art, 600 different quality controls may be performed at various stages of the process. A particularly advantageous feature of the present invention, however, is that the quality controls can be carried out on the sub-assemblies before they are assembled into the battery module. The only electrical connections made after the subassemblies are inserted into the module housing are the connections between the bus bars of adjacent subassemblies, and these connections are generally more reliable than the connections between the cells and the bus bar assemblies. Accordingly, embodiments of the present invention help avoid a situation where a defective cell or connection can render an entire module unusable, requiring either expensive repair or scrapping of the entire battery module.

Es versteht sich von selbst, dass die Reihenfolge der in 6 gezeigten Vorgänge nicht wesentlich ist und dass in einigen Ausführungsformen die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann und/oder einige Schritte ganz weggelassen werden können.It goes without saying that the order of the in 6 Acts shown is not essential and that in some embodiments the order of the steps may be changed and/or some steps may be omitted altogether.

Wie dem Fachmann klar sein wird, kann es vorkommen, dass eine Fahrzeugplattform einen vordefinierten Platz für ein Batteriemodul bietet und/oder dass Batteriemodule mit im Wesentlichen ähnlicher Geometrie zwischen verschiedenen Fahrzeuglinien verwendet werden können. Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Batteriemodulen mit unterschiedlichen Spannungsausgängen und/oder Kapazitäten bei minimaler Änderung des Moduldesigns und ohne Beeinträchtigung der Verpackungsanforderungen für das Modul ermöglichen.As will be appreciated by those skilled in the art, a vehicle platform may provide a predefined location for a battery module and/or battery modules of substantially similar geometry may be used between different vehicle lines. Accordingly, it is particularly advantageous that embodiments of the present invention allow battery modules to be manufactured with different voltage outputs and/or capacities with minimal change in module design and without impacting the packaging requirements for the module.

7 zeigt einen Teil eines Batteriemoduls 700 in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das aus einer Vielzahl von Unterbaugruppen 702 und einer Stromschienenanordnung 704 besteht. Das Batteriemodul 700 umfasst eine Vielzahl von Gruppen 200 von Zellen 100, ähnlich denen in 2 gezeigt. Die Zellen 100 sind mit Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen benachbarter Zellen mechanisch miteinander verbunden. Um die Konsistenz zu gewährleisten, kann die Platzierung und anschließende Verbindung der Zellen mit Hilfe einer Montagevorrichtung erfolgen. Dementsprechend sind benachbarte Zellen innerhalb jeder Unterbaugruppe 702 vorzugsweise um weniger als 0,3 mm voneinander beabstandet. 7 FIG. 7 shows a portion of a battery module 700 comprised of a plurality of subassemblies 702 and a bus bar assembly 704 in another embodiment of the present invention. The battery module 700 includes a plurality of groups 200 of cells 100 similar to those in FIG 2 shown. The cells 100 are mechanically connected to each other with adhesive on the cylindrical surfaces of adjacent cells. To ensure consistency, the cells can be placed and then connected using an assembly jig. Accordingly, adjacent cells within each subassembly 702 are preferably spaced apart by less than 0.3 mm.

Die Gruppen 200 von Zellen 100 sind dann von einer isolierenden Umhüllung auf den freiliegenden zylindrischen Oberflächen der äußersten Zellen umgeben, so dass zwei Unterbaugruppen nebeneinander angeordnet werden können, ohne dass elektrische Verbindungen zwischen den negativen Anschlüssen der benachbarten Gruppen hergestellt werden. Dementsprechend unterscheiden sich die Unterbaugruppen 702 von den Unterbaugruppen 300 nur dadurch, dass sie nicht mit einer individuellen Stromschienenanordnung versehen werden, bevor sie zusammengebaut werden. Stattdessen werden die sechs Unterbaugruppen 702 nebeneinander in einem Batteriemodulgehäuse (nicht dargestellt) positioniert, und eine Stromschienenanordnung 704 wird anschließend an die ersten Enden 104 der Zellen 100 geschweißt. Obwohl die Grenzen zwischen den Unterbaugruppen 702A-F in 7 nicht deutlich zu erkennen sind, ist davon auszugehen, dass jede Unterbaugruppe sechs versetzte benachbarte Reihen von fünf Zellen umfasst, wobei die Reihen von fünf Zellen parallel zur in 7 dargestellten X-Achse verlaufen.The groups 200 of cells 100 are then surrounded by an insulating covering on the exposed cylindrical surfaces of the outermost cells so that two subassemblies can be placed side by side without making electrical connections between the negative terminals of the adjacent groups. Accordingly, subassemblies 702 differ from subassemblies 300 only in that they are not provided with an individual bus bar assembly prior to being assembled. Instead, the six subassemblies 702 are positioned side-by-side in a battery module housing (not shown) and a bus bar assembly 704 is then welded to the first ends 104 of the cells 100 . Although the boundaries between subassemblies 702A-F in 7 are not clearly visible, it is assumed that each sub-assembly comprises six staggered adjacent rows of five cells, with the rows of five cells parallel to the in 7 shown X-axis.

Die Stromschienenanordnung 704 umfasst ein Stromschienenbauteilmit negativem Ende 706, die eine Endschiene 706E und sieben Finger 706F aufweist, die sich von der negativen Endschiene aus erstrecken. Die Finger 706F können als eine erste Gruppe von Fingern 706F1 bezeichnet werden. Die mittleren fünf Finger 706F folgen alle einem serpentinenförmigen Weg, der dazu beiträgt, den Widerstand gegen die Strömung von Entlüftungsgasen aus einer der Zellen zu verringern, die einem Entlüftungsvorgang unterzogen werden können, da der serpentinenförmige Weg ein Blockieren der Entlüftungsmittel 100V in den ersten Enden 104 der Zellen 100 verhindert.The bus bar assembly 704 includes a negative end bus bar assembly 706 having an end bar 706E and seven fingers 706F extending from the negative end bar. Fingers 706F may be referred to as a first group of fingers 706F1. The middle five fingers 706F all follow a serpentine path that helps reduce resistance to the flow of vent gases from any of the cells that may be vented, since the serpentine path prevents blockage of the venting means 100V in the first ends 104 of the cells 100 prevented.

Jeder der Finger umfasst eine Vielzahl negativer Anschlussfahnen 712, die die Finger elektrisch mit den negativen Anschlüssen aller Zellen in den Unterbaugruppen 702A und 702B verbinden. Konkret sind die negativen Anschlussfahnen mit den Schulterbereichen 100S der Zellen verbunden. Wie in 7 deutlich zu sehen ist, sind mehrere der negativen Anschlussfahnen mit den Schulterbereichen 100S von zwei benachbarten Zellen verbunden. Dies kann den Prozess des Verschweißens der negativen Anschlussfahnen mit den Schulterbereichen 100S vereinfachen.Each of the fingers includes a plurality of negative terminal lugs 712 that electrically connect the fingers to the negative terminals of all cells in subassemblies 702A and 702B. Specifically, the negative terminal lugs are connected to the shoulder portions 100S of the cells. As in 7 As can clearly be seen, several of the negative terminal lugs are connected to the shoulder regions 100S of two adjacent cells. This can simplify the process of welding the negative terminal lugs to the shoulder portions 100S.

Die Stromschienenanordnung704 umfasst ferner ein erstes und ein zweites Zwischenbauteil 708, 710. Die erste Zwischenkomponente 708 umfasst eine zweite Gruppe von Fingern 708F2 und eine dritte Gruppe von Fingern 708F3. Wie aus 7 ersichtlich ist, ist die zweite Gruppe von Fingern mit der ersten Gruppe von Fingern 706F1 verschachtelt und mit den positiven Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Unterbaugruppen 702A und 702B über positive Verbindungslaschen 714 verbunden. Die dritte Gruppe von Fingern 708F3 ist mit den negativen Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Unterbaugruppen 702C und 702D über negative Verbindungslaschen verbunden, die den Laschen 712 am negativen Endbauteil ähnlich sind. Dementsprechend verbinden die erste Zwischenkomponente und die negative Endkomponente alle Zellen innerhalb der Unterbaugruppen 702A und 702B parallel, und die erste Zwischenkomponente stellt eine Serienverbindung mit den Zellen in den Gruppen 702C und 702D her.The bus bar assembly 704 further includes first and second intermediate members 708, 710. The first intermediate member 708 includes a second set of fingers 708F2 and a third set of fingers 708F3. How out 7 As can be seen, the second group of fingers is interleaved with the first group of fingers 706F1 and with the positive terminals of all cells inner between subassemblies 702A and 702B via positive connection tabs 714. The third group of fingers 708F3 is connected to the negative terminals of all cells within subassemblies 702C and 702D via negative connection tabs similar to tabs 712 on the negative end member. Accordingly, the first intermediate component and the negative terminal component connect all cells within subassemblies 702A and 702B in parallel, and the first intermediate component connects in series with the cells in groups 702C and 702D.

Die zweite Zwischenkomponente 710 ähnelt der ersten Zwischenkomponente 708 und umfasst eine vierte Gruppe von Fingern 710F4, die der zweiten Gruppe von Fingern 708F2 ähneln und sich mit der dritten Gruppe von Fingern 708F3 überlappen. Die zweite Zwischenkomponente umfasst auch eine fünfte Gruppe von Fingern 710F5, die der dritten Gruppe von Fingern 708F3 ähneln. Obwohl in 7 nicht dargestellt, kann auch eine positive Endkomponente mit einer positiven Endleiste und einer sechsten Gruppe von Fingern vorgesehen werden, die mit der fünften Gruppe von Fingern ineinandergreifen und mit den positiven Anschlüssen der Zellen innerhalb der Gruppen 702E und 702F verbunden sind. In einigen Ausführungsformen können jedoch zusätzliche Unterbaugruppen und Zwischenkomponenten vor der positiven Endkomponente vorhanden sein. Wie dem Fachmann klar sein wird, bilden die positiven und negativen Endstäbe die positiven und negativen Pole des Batteriemoduls 700.The second intermediate component 710 is similar to the first intermediate component 708 and includes a fourth group of fingers 710F4 that are similar to the second group of fingers 708F2 and overlap with the third group of fingers 708F3. The second intermediate component also includes a fifth group of fingers 710F5 that are similar to the third group of fingers 708F3. Although in 7 not shown, a positive end component can also be provided having a positive end bar and a sixth set of fingers interdigitated with the fifth set of fingers and connected to the positive terminals of the cells within sets 702E and 702F. However, in some embodiments, additional subassemblies and intermediate components may be present before the positive end component. As will be appreciated by those skilled in the art, the positive and negative end bars form the positive and negative poles of battery module 700.

8 zeigt eine Stromschienenanordnung 800, die der in 7 gezeigten Stromschienenanordnung ähnlich ist. Wie der Fachmann verstehen wird, ist die Stromschienenanordnung 800 so angeordnet, dass sie elektrische Verbindungen zwischen Zellen (nicht dargestellt) in vier Gruppen 801A-D herstellt, die sich an den in 8 angegebenen Positionen befinden. Die Zellen innerhalb jeder Gruppe sind alle elektrisch parallel miteinander verbunden, und benachbarte Gruppen sind in Reihe miteinander verbunden. 8th shows a bus bar arrangement 800, which corresponds to that in FIG 7 busbar arrangement shown is similar. As will be understood by those skilled in the art, the bus bar assembly 800 is arranged to make electrical connections between cells (not shown) in four groups 801A-D, which resemble those shown in FIG 8th indicated positions. The cells within each group are all electrically connected in parallel and adjacent groups are connected in series.

Die Stromschienenanordnung 800 umfasst eine negative Endkomponente 806, erste, zweite und dritte Zwischenkomponenten 808, 810, 812 und eine positive Endkomponente 820. Die Endkomponenten 806, 820 umfassen jeweils eine Endschiene 806E, 820E. Diese Endschienen 806E, 820E können die jeweiligen Pole des zusammengesetzten Batteriemoduls bilden oder mit ihnen verbunden werden. Die in 8 gezeigte Stromschienenanordnung umfasst ineinandergreifende Finger, die denen in 7 ähneln. In der in 8 gezeigten Ausführung ist jedoch jeder Finger so angeordnet, dass er mit 18 Zellen verbunden ist, so dass in den Fingern der in 8 gezeigten Sammelschiene im Vergleich zu den Fingern der in 7 gezeigten Sammelschiene ein höherer Strom fließen kann, insbesondere an den proximalen Enden der Finger. Die Finger der in 8 dargestellten Sammelschiene sind daher verjüngt, so dass sie an ihren proximalen Enden eine größere Querschnittsfläche aufweisen als an ihren distalen Enden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Gesamtstromdichte in den Fingern der in 8 gezeigten Stromschienenbauteile relativ gleichmäßig ist, was zur Verringerung der Gesamtkosten und des Gewichts der Stromschienenanordnung 800 beiträgt und das Auftreten lokaler Hotspots in der Stromschiene während des Betriebs verhindert, die andernfalls die an diese lokal heißeren Bereiche angrenzenden Zellen nachteilig beeinflussen könnten.The bus bar assembly 800 includes a negative end component 806, first, second, and third intermediate components 808, 810, 812, and a positive end component 820. The end components 806, 820 each include an end bar 806E, 820E. These end rails 806E, 820E can form or be connected to the respective poles of the assembled battery module. In the 8th The bus bar assembly shown includes interlocking fingers similar to those in 7 resemble in the in 8th However, in the embodiment shown, each finger is arranged to be connected to 18 cells, so that in the fingers of FIG 8th busbar shown compared to the fingers of the in 7 shown busbar allows a higher current to flow, particularly at the proximal ends of the fingers. The fingers of the in 8th The busbars shown are therefore tapered so that they have a larger cross-sectional area at their proximal ends than at their distal ends. This ensures that the total current density in the fingers of the in 8th bus bar components shown is relatively uniform, helping to reduce the overall cost and weight of the bus bar assembly 800 and preventing the occurrence of localized hot spots in the bus bar during operation that could otherwise adversely affect cells adjacent to these locally hotter areas.

9 zeigt ein Fahrzeug 900, in das ein Batteriemodul 500, 700 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann. 9 9 shows a vehicle 900 into which a battery module 500, 700 according to an embodiment of the present invention can be installed.

Es wird deutlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Form von Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software realisiert werden können. Jede derartige Software kann in Form eines flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichers, wie z. B. einem Speichergerät wie einem ROM, ob löschbar oder wiederbeschreibbar oder nicht, oder in Form eines Speichers, wie z. B. RAM, Speicherchips, Geräte oder integrierte Schaltungen oder auf einem optisch oder magnetisch lesbaren Medium, wie z. B. einer CD, DVD, Magnetplatte oder einem Magnetband, gespeichert werden. Es versteht sich von selbst, dass es sich bei den Speichergeräten und Speichermedien um maschinenlesbare Speicher handelt, die zum Speichern eines Programms oder von Programmen geeignet sind, die bei ihrer Ausführung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementieren. Dementsprechend stellen Ausführungsformen ein Programm bereit, das einen Code zum Implementieren eines Systems oder Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, sowie einen maschinenlesbaren Speicher, der ein solches Programm speichert. Weiterhin können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung elektronisch über ein beliebiges Medium, wie z. B. ein Kommunikationssignal, das über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung übertragen wird, übermittelt werden, und die Ausführungsformen umfassen in geeigneter Weise dasselbe.It will be appreciated that embodiments of the present invention may be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software. Any such software may be in the form of volatile or non-volatile memory, e.g. B. a storage device such as a ROM, whether erasable or rewritable or not, or in the form of a memory such. B. RAM, memory chips, devices or integrated circuits or on an optically or magnetically readable medium such. B. a CD, DVD, magnetic disk or magnetic tape are stored. It is to be understood that the storage devices and storage media are machine-readable storage suitable for storing a program or programs which, when executed, implement embodiments of the present invention. Accordingly, embodiments provide a program comprising code for implementing a system or method according to any one of the preceding claims, and a machine-readable memory storing such a program. Furthermore, embodiments of the present invention may be transmitted electronically via any medium, such as B. a communication signal transmitted over a wired or wireless connection can be transmitted and the embodiments suitably comprise the same.

Alle in dieser Beschreibung offengelegten Merkmale (einschließlich aller beigefügten Ansprüche, Zusammenfassungen und Zeichnungen) und/oder alle Schritte eines so offengelegten Verfahrens oder Prozesses können in jeder beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen sich zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen.Any feature disclosed in this specification (including any appended claims, abstract and drawings) and/or any step of any method or process so disclosed may be combined in any combination, excluding combinato operations where at least some of these features and/or steps are mutually exclusive.

Jedes in dieser Beschreibung (einschließlich der zugehörigen Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offengelegte Merkmal kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die den gleichen, gleichwertigen oder ähnlichen Zweck erfüllen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, ist jedes offengelegte Merkmal daher nur ein Beispiel aus einer allgemeinen Reihe gleichwertiger oder ähnlicher Merkmale.Each feature disclosed in this specification (including the associated claims, abstract and drawings) may be replaced by alternative features serving the same, equivalent or similar purpose, unless expressly stated otherwise. Therefore, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is one example only of a general set of equivalent or similar features.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorstehend genannten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jede neue Ausführungsform oder jede neue Kombination der in dieser Beschreibung (einschließlich der beigefügten Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale oder auf jede neue Ausführungsform oder jede neue Kombination der Schritte eines so offenbarten Verfahrens oder Prozesses. Die Ansprüche sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie nur die vorstehend genannten Ausführungsformen abdecken, sondern auch alle Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen.The invention is not limited to the details of the above embodiments. The invention extends to any new embodiment or combination of features disclosed in this specification (including the appended claims, abstract and drawings) or to any new embodiment or combination of steps of a method or process so disclosed. The claims should not be construed as covering only the above embodiments, but also all embodiments that fall within the scope of the claims.

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls, das eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der Zellen eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: a. Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind; b. elektrisches Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einer Stromschienenanordnung, wobei die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Enden der Zellen angeordnet und so beschaffen ist, dass sie die Vielzahl von Zellen elektrisch parallel schaltet, um dadurch eine erste Unterbaugruppe zu bilden; c. Wiederholung der Schritte a und b zur Herstellung einer zweiten Unterbaugruppe; d. elektrisches Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und zweiten Unterbaugruppe, so dass die Zellen in der ersten Unterbaugruppe mit den Zellen in der zweiten Unterbaugruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind; und e. Versiegeln der ersten und zweiten Unterbaugruppe in einem Gehäuse.A method of manufacturing a battery module comprising a plurality of cylindrical cells, each of the cells comprising a first end face, a second end face and a cylindrical face between the first and second end faces, a first terminal and a second terminal, the first terminal is arranged in a central area of the first end surface and at least part of a second terminal is arranged in a peripheral area of the first end surface, the method comprising: a. joining the plurality of cells with an adhesive on the cylindrical surfaces such that the first ends of the cells are substantially coplanar; b. electrically connecting the plurality of cells to a bus bar assembly, the bus bar assembly being disposed proximate the first ends of the cells and adapted to electrically connect the plurality of cells in parallel to thereby form a first subassembly; c. repeating steps a and b to produce a second subassembly; i.e. electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies such that the cells in the first subassembly are electrically connected in series with the cells in the second subassembly; and e. sealing the first and second subassemblies in a housing. Verfahren nach Anspruch 1, das das Anbringen einer isolierenden Umhüllung um die Mehrzahl von Zellen in jeder Unterbaugruppe umfasst.procedure after claim 1 comprising placing an insulating covering around the plurality of cells in each subassembly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Stromschienenanordnungen umfasst: ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen ersten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, das eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Klemmen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet, wobei das elektrische Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und der zweiten Unterbaugruppe das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe umfasst, optional das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts auf der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt auf der zweiten Unterbaugruppe das Schweißen des ersten Reihenverbindungsabschnitts auf der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt auf der zweiten Unterbaugruppe umfasst.A method according to any one of the preceding claims, wherein each of the bus bar assemblies comprises: a first bus bar component including a first terminal bus plate connected to the first terminals of each cell in the respective subassembly and including a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; and a second bus bar component including a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the respective subassembly and including a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly, wherein electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies comprises electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly, optionally electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly comprises welding the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste und die zweite Unterbaugruppe in dem Gehäuse in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung angeordnet sind.A method according to any one of the preceding claims, wherein the first and second subassemblies are arranged in the housing in an end-to-end longitudinal arrangement. Unterbaugruppe, die so angeordnet ist, dass sie einen Teil eines Batteriemoduls bildet, wobei die Unterbaugruppe umfasst: eine Vielzahl von zylindrischen Zellen, wobei jede zylindrische Zelle eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss jeder der zylindrischen Zellen in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses jeder der zylindrischen Zellen in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei die zylindrischen Zellen in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die ersten Endflächen aller zylindrischen Zellen in dem Satz im Wesentlichen koplanar sind, und wobei die Zellen durch einen Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen der Zellen miteinander verbunden sind; ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, das eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; wobei: das erste Stromschienenbauteilumfasst einen ersten Reihenverbindungsabschnitt, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; das zweite Stromschienenbauteileinen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet ist, dass er den ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Unterbaugruppe berührt, die neben der Unterbaugruppe in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung positioniert ist.A subassembly arranged to form part of a battery module, the subassembly comprising: a plurality of cylindrical cells, each cylindrical cell having a first end surface, a second end surface, and a cylindrical surface between the first and second end surfaces, a first port and a second port, wherein the first port of each of the cylindrical cells is located in a central portion of the first end face and at least a portion of a second port of each of the cylindrical cells is located in a peripheral portion of the first end face, the cylindrical cells are arranged in a common alignment, so that the first end faces of all cylindrical cells in the set are substantially coplanar and the cells are bonded together by an adhesive on the cylindrical surfaces of the cells; a first bus bar component comprising a first terminal bus plate connected to the first terminals of each cell in the set of cells and located proximate to the first end face of the cells; and a second bus bar component comprising a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the set of cells and located proximate to the first end face of the cells; wherein: the first bus bar component includes a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; the second bus bar component includes a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly; and the second series connection portion is arranged to contact the first series connection portion of a similar subassembly positioned adjacent the subassembly in an end-to-end longitudinal arrangement. Unterbaugruppe nach Anspruch 5, wobei das erste Stromschienenbauteilferner mindestens einen parallelen Verbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Querende der Stromschienenanordnung befindet.subassembly after claim 5 wherein the first bus bar component further comprises at least one parallel connection portion located at a first transverse end of the bus bar assembly. Unterbaugruppe nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet ist, dass er den ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung überlagert, die neben der Stromschienenanordnung in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung angeordnet ist; optional ist der zweite Reihenverbindungsabschnitt so konfiguriert, dass er eine Überlappungsverbindung mit dem ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung bildet, die neben der Stromschienenanordnung in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung positioniert ist.subassembly after claim 5 or 6 wherein the second series connection portion is arranged to overlie the first series connection portion of a similar bus bar assembly disposed adjacent the bus bar assembly in a longitudinal end-to-end arrangement; optionally, the second series connection portion is configured to form a lap joint with the first series connection portion of a similar bus bar assembly positioned adjacent the bus bar assembly in a longitudinal end-to-end arrangement. Unterbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Stromschienenanordnung ferner eine Isolierschicht umfasst, die zwischen der ersten und der zweiten Anschlussverbindungsplatte angeordnet ist, und wobei die erste Anschlusssammelplatte in einer ersten Ebene angeordnet ist und die zweite Anschlusssammelplatte in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von der ersten Ebene in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene versetzt ist.Subassembly according to one of Claims 5 until 7 , wherein the bus bar assembly further comprises an insulating layer disposed between the first and second terminal connection plates, and wherein the first terminal header plate is arranged in a first plane and the second terminal header plate is arranged in a second plane, the second plane being different from the first plane is offset in a direction perpendicular to the first plane. Batteriemodul, das mindestens zwei Unterbaugruppen nach einem der Ansprüche 5 bis 8 und ein Gehäuse umfasst, wobei der erste Reihenverbindungsabschnitt einer ersten der Unterbaugruppen elektrisch mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt einer zweiten der Unterbaugruppen verbunden ist.Battery module, which has at least two subassemblies according to one of Claims 5 until 8th and a housing, wherein the first series connection portion of a first one of the subassemblies is electrically connected to the second series connection portion of a second one of the subassemblies.
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