Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, wobei das Zellkontaktierungssystem
ein Stromleitungssystem mit einem oder mehreren Stromleitern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen miteinander oder zum elektrisch leitenden Verbinden eines Zellterminals einer elektrochemischen Zelle mit einem Stromanschluss des Zellkontaktierungssystems und
ein Signalleitungssystem mit einem oder mehreren Signalleitern zum elektrisch leitenden Verbinden mindestens einer Signalquelle mit einem Signalleitungsanschluss oder mit einer Überwachungsvorrichtung des Zellkontaktierungssystems umfasst.The present invention relates to a cell contacting system for an electrochemical device which comprises a plurality of electrochemical cells, the cell contacting system
a power line system with one or more power conductors for electrically conductive connection of cell terminals of different electrochemical cells to one another or for electrically conductive connection of a cell terminal of an electrochemical cell to a power connection of the cell contacting system and
comprises a signal line system with one or more signal conductors for electrically conductive connection of at least one signal source to a signal line connection or to a monitoring device of the cell contacting system.
Ein solches Zellkontaktierungssystem dient dazu, einerseits mittels des Stromleitungssystems das Fließen eines Leistungsstromes von und zu den elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung zu ermöglichen und andererseits mittels des Signalleitungssystems eine Überwachung der elektrochemischen Zellen und des Zellkontaktierungssystems hinsichtlich physikalischer Messgrößen wie beispielsweise der Spannung und der Temperatur zu bewerkstelligen. Hierzu werden beispielsweise Potentialunterschiede zwischen verschiedenen Stromleitern gemessen und/oder Temperaturen in der Nähe der Stromleiter mittels geeigneter Temperatursensoren erfasst. Die Signalquellen oder Messstellen sind durch das Signalleitungssystem elektrisch leitend mit dem als Schnittstelle zu einer externen Überwachungsvorrichtung dienenden Signalleitungsanschluss oder mit einer in das Zellkontaktierungssystem integrierten Überwachungsvorrichtung verbunden.Such a cell contacting system is used, on the one hand, to enable a power current to flow from and to the electrochemical cells of the electrochemical device by means of the power line system and, on the other hand, to monitor the electrochemical cells and the cell contacting system with regard to physical measured variables such as voltage and temperature by means of the signal line system . For this purpose, for example, potential differences between different current conductors are measured and / or temperatures in the vicinity of the current conductors are recorded by means of suitable temperature sensors. The signal sources or measuring points are electrically conductively connected by the signal line system to the signal line connection serving as an interface to an external monitoring device or to a monitoring device integrated into the cell contacting system.
Bei bekannten Zellkontaktierungssystemen erfolgt die Signalübertragung zur Spannungsmessung mittels Leiterbahnen an einer Leiterplatte oder mittels eines Kabelbaumes.In known cell contacting systems, the signal transmission for voltage measurement takes place by means of conductor tracks on a circuit board or by means of a cable harness.
Solche bekannten Zellkontaktierungssysteme bestehen aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten, wie beispielsweise einzelnen Zellverbindern, Halterungen für die Zellverbinder, Halterungen für die elektrochemischen Zellen, Leiterplatten oder Kabelbäumen und Sensoren.Such known cell contacting systems consist of a large number of individual components, such as, for example, individual cell connectors, holders for the cell connectors, holders for the electrochemical cells, printed circuit boards or cable harnesses and sensors.
Die Auslegung und Montage dieser vielen Einzelkomponenten ist anspruchsvoll, fehlerbehaftet und kostenintensiv und daher insbesondere für eine Serienherstellung eines Zellkontaktierungssystems nur bedingt geeignet.The design and assembly of these many individual components is demanding, error-prone and cost-intensive and therefore only suitable to a limited extent, in particular for series production of a cell contacting system.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zellkontaktierungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einfach und prozesssicher herstellbar ist und dennoch eine genaue Positionierung der Stromleiter relativ zu den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung und eine einfache und sichere elektrische Verbindung der Stromleiter mit den Zellterminals der elektrochemischen Zellen ermöglicht.The present invention is based on the object of creating a cell contacting system of the type mentioned at the outset, which can be produced simply and reliably and yet provides precise positioning of the current conductors relative to the cell terminals of the electrochemical device and a simple and secure electrical connection of the current conductors to the cell terminals of the electrochemical cells.
Diese Aufgabe wird bei einem Zellkontaktierungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zellkontaktierungssystem ein Laminat aus mehreren Lagen umfasst, wobei das Laminat mindestens eine Stromleiter-Lage, welche einen oder mehrere Stromleiter des Stromleitungssystems umfasst, und mindestens eine Signalleiter-Lage, welche einen oder mehrere Signalleiter des Signalleitungssystems umfasst, umfasst.In a cell contacting system with the features of the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention in that the cell contacting system comprises a laminate of several layers, the laminate at least one current conductor layer, which comprises one or more current conductors of the current line system, and at least one signal conductor -Layer comprising one or more signal conductors of the signal line system.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, das Zellkontaktierungssystem aus einem mehrlagigen Laminat zu bilden, wobei vorzugsweise mindestens eine Lage des Laminats, insbesondere alle Lagen des Laminats, flexibel ausgebildet sind.The present invention is based on the concept of forming the cell contacting system from a multi-layer laminate, with preferably at least one layer of the laminate, in particular all layers of the laminate, being flexible.
Mindestens eine Stromleiter-Lage enthält einen oder mehrere Stromleiter des Stromleitungssystems und ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem metallischen Material, gebildet.At least one current conductor layer contains one or more current conductors of the current line system and is formed from an electrically conductive material, in particular from a metallic material.
Dieses elektrisch leitfähige Material, aus welchem die Stromleiter-Lage gebildet ist, kann insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung oder Kupfer oder eine Kupferlegierung umfassen.This electrically conductive material, from which the current conductor layer is formed, can in particular comprise aluminum or an aluminum alloy or copper or a copper alloy.
Die mindestens eine Stromleiter-Lage dient zur Stromübertragung innerhalb des Zellkontaktierungssystems.The at least one current conductor layer is used to transmit current within the cell contacting system.
Mit der Stromleiter-Lage sind eine oder mehrere Funktionslagen zu dem Laminat verbunden.One or more functional layers are connected to the current conductor layer to form the laminate.
Mindestens eine der Funktionslagen ist als eine Signalleiter-Lage ausgebildet, welche einen oder mehrere Signalleiter des Signalleitungssystems umfasst.At least one of the functional layers is designed as a signal conductor layer which comprises one or more signal conductors of the signal line system.
Andere Funktionslagen können beispielsweise zur elektrischen Isolation, zur Aufnahme eines Sensors einschließlich der erforderlichen Anschlussleitungen, welche den Sensor mit dem Signalleitungsanschluss oder mit der Überwachungsvorrichtung des Zellkontaktierungssystems verbinden, zur Beheizung des Zellkontaktierungssystems und/oder der elektrochemischen Zellen, zur Kühlung des Zellkontaktierungssystems und/oder der elektrochemischen Zellen, zur Abdichtung gegen ein Austreten von Elektrolyt aus einer elektrochemischen Zelle, zur Stoßdämpfung und/oder zur magnetischen Abschirmung dienen.Other functional layers can be used, for example, for electrical insulation, for receiving a sensor including the required connection lines which connect the sensor to the signal line connection or to the monitoring device of the cell contacting system, for heating the cell contacting system and / or the electrochemical cells, for cooling the cell contacting system and / or the electrochemical cells, for sealing against leakage of electrolyte from an electrochemical cell, for Serve shock absorption and / or for magnetic shielding.
Eine Funktionslage des Laminats, welche zur magnetischen Abschirmung dient, kann beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Netz versehen sein. A functional layer of the laminate, which is used for magnetic shielding, can for example be provided with an electrically conductive mesh.
Eine Funktionslage des Laminats, welche zur Beheizung und/oder zur Kühlung des Zellkontaktierungssystems oder der elektrochemischen Zellen dient, kann beispielsweise mit Kanälen zur Durchleitung eines Wärmeübertragungsmediums, insbesondere eines Heizmediums oder eines Kühlmediums, dienen.A functional layer of the laminate, which is used for heating and / or cooling the cell contacting system or the electrochemical cells, can be used, for example, with channels for the passage of a heat transfer medium, in particular a heating medium or a cooling medium.
Die Kanäle für die Durchleitung des Wärmeübertragungsmediums können beispielsweise dadurch gebildet sein, dass zwei Lagen des Laminats fluiddicht miteinander verbunden sind, so dass die Kanäle durch einen fluiddicht abgeschlossenen Zwischenraum zwischen diesen Lagen gebildet sind.The channels for the passage of the heat transfer medium can be formed, for example, in that two layers of the laminate are connected to one another in a fluid-tight manner, so that the channels are formed by a fluid-tight space between these layers.
Eine Funktionslage des Laminats, welche zur Heizung des Zellkontaktierungssystems und/oder der elektrochemischen Zellen dient, kann mit einer elektrischen Widerstandsheizung versehen sein.A functional layer of the laminate, which is used to heat the cell contacting system and / or the electrochemical cells, can be provided with electrical resistance heating.
Eine Funktionslage des Laminats, welche zur Integration eines Sensors in das Zellkontaktierungssystem dient, kann beispielsweise einen Temperatursensor, insbesondere einen NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Sensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor und die jeweils zugehörigen Sensoranschlussleitungen aufweisen.A functional layer of the laminate, which is used to integrate a sensor into the cell contacting system, can for example have a temperature sensor, in particular an NTC (“Negative Temperature Coefficient”) sensor, a pressure sensor and / or a gas sensor and the associated sensor connection lines.
Eine Funktionslage des Laminats, welche der Stoßdämpfung dient, kann beispielsweise ein Flächenelement aus einem flächigen Ausgangsmaterial mit Dämpfungswirkung, beispielsweise aus einem Polyurethan-Material, umfassen.A functional layer of the laminate, which is used for shock absorption, can, for example, comprise a flat element made of a flat starting material with a damping effect, for example made of a polyurethane material.
Eine oder mehrere Lagen des Laminats umfassen vorzugsweise ein Flächenelement, das aus einem flächigen Ausgangsmaterial, beispielsweise einer Folie oder einem Blech, herausgetrennt ist.One or more layers of the laminate preferably comprise a planar element which is separated from a planar starting material, for example a foil or a sheet metal.
Das Heraustrennen kann dabei beispielsweise durch Ausstanzen oder Ausschneiden, beispielsweise mittels eines Lasers, erfolgen.The separation can take place, for example, by punching or cutting out, for example by means of a laser.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromleiter-Lage alle Stromleiter des Stromleitungssystems umfasst.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the current conductor layer comprises all current conductors of the power line system.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromleiter-Lage alle Zellverbinder des Stromleitungssystems, welche zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen miteinander dienen, umfasst.In particular, it can be provided that the current conductor layer comprises all cell connectors of the current line system which are used for the electrically conductive connection of cell terminals of different electrochemical cells to one another.
Die Stromleiter-Lage ist vorzugsweise durch Heraustrennen der Stromleiter und einer Stromleiter-Verbindungsstruktur, durch welche mehrere Stromleiter der Stromleiter-Lage einstückig miteinander verbunden sind, aus einem elektrisch leitenden Ausgangsmaterial und durch Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur gebildet.The current conductor layer is preferably formed from an electrically conductive starting material by separating out the current conductor and a current conductor connecting structure, by means of which several current conductors of the current conductor layer are integrally connected to one another, and by interrupting the current conductor connecting structure.
Das Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur ist dazu erforderlich, elektrische Kurzschlüsse im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung zu verhindern.The interruption of the conductor connection structure is necessary to prevent electrical short circuits during the operation of the electrochemical device.
Das Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur erfolgt vorzugsweise nach dem Heraustrennen der Stromleiter-Lage aus dem Ausgangsmaterial.The current conductor connection structure is preferably interrupted after the current conductor layer has been separated from the starting material.
Die Stromleiter-Lage ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet.The current conductor layer is formed from an electrically conductive material, preferably from a metallic material, for example from aluminum or an aluminum alloy or from copper or a copper alloy.
Um insbesondere die Stromleiter-Lage bei der Bildung des Laminats aus den einzelnen Lagen in gewünschter Weise relativ zu den anderen Lagen des Laminats positionieren zu können, ist es günstig, wenn die Stromleiter-Lage an mindestens einer anderen Lage des Laminats fixiert ist.In order to be able to position the current conductor layer in the desired manner relative to the other layers of the laminate when the laminate is formed from the individual layers, it is advantageous if the current conductor layer is fixed to at least one other layer of the laminate.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromleiter-Lage stoffschlüssig, insbesondere durch Verklebung, an mindestens einer anderen Lage des Laminats fixiert ist.In particular, it can be provided that the current conductor layer is fixed in a materially bonded manner, in particular by gluing, to at least one other layer of the laminate.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Stromleiter-Lage an einer Isolationslage und/oder an einer Signalleiter-Lage fixiert ist.For example, it can be provided that the current conductor layer is fixed to an insulation layer and / or to a signal conductor layer.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromleiter-Lage mindestens einen durch einen Umformvorgang an der Stromleiter-Lage erzeugten Kompensationsbereich umfasst, welcher einen ersten Kontaktbereich zum Verbinden der Stromleiter-Lage mit einem ersten Zellterminal und einen zweiten Kontaktbereich zum Verbinden der Stromleiter-Lage mit einem zweiten Zellterminal miteinander verbindet und elastisch und/oder plastisch so verformbar ist, dass er eine Relativbewegung des ersten Kontaktbereichs und des zweiten Kontaktbereichs relativ zueinander ermöglicht. Auf diese Weise können insbesondere Fertigungstoleranzen bei der Montage des Zellkontaktierungssystems an den Zellterminals der elektrochemischen Zellen und/oder Relativbewegungen, beispielsweise Schwingungen, im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung ausgeglichen werden.In a particular embodiment of the invention, it is provided that the current conductor layer comprises at least one compensation area generated by a forming process on the current conductor layer, which has a first contact area for connecting the current conductor layer to a first cell terminal and a second contact area for connecting the current conductors -Layer connects to a second cell terminal and is elastically and / or plastically deformable in such a way that it enables a relative movement of the first contact area and the second contact area relative to one another. In this way, in particular manufacturing tolerances during the assembly of the cell contacting system on the cell terminals of the electrochemical cells and / or relative movements, for example vibrations, can be compensated for during operation of the electrochemical device.
Dabei kann der Kompensationsbereich insbesondere in die Stromleiter-Lage eingeprägt sein.The compensation area can in particular be embossed in the current conductor layer.
Ferner ist es günstig, wenn mindestens eine Signalleiter-Lage mindestens eine Spannungsabgriffsleitung und/oder mindestens eine Sensoranschlussleitung umfasst.It is also advantageous if at least one signal conductor layer comprises at least one voltage tap line and / or at least one sensor connection line.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Laminat mindestens eine Spannungsabgriffslage mit mindestens einer Spannungsabgriffsleitung und mindestens eine Sensorlage mit mindestens einer Sensoranschlussleitung umfasst.In a particular embodiment of the invention it is provided that the laminate comprises at least one voltage tapping layer with at least one voltage tapping line and at least one sensor layer with at least one sensor connection line.
Dabei ist vorzugsweise die Sensorlage eine von der Spannungsabgriffslage verschiedene Lage des Laminats.The sensor layer is preferably a layer of the laminate that is different from the voltage tap layer.
Mindestens eine Signalleiter-Lage umfasst vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Flächenelement, an welchem mindestens ein Signalleiter angeordnet ist.At least one signal conductor layer preferably comprises an electrically insulating surface element on which at least one signal conductor is arranged.
Dabei kann der Signalleiter in situ in dem Flächenelement erzeugt sein oder separat von dem Flächenelement hergestellt und dann an dem Flächenelement festgelegt sein.The signal conductor can be produced in situ in the surface element or produced separately from the surface element and then fixed to the surface element.
Der Signalleiter kann beispielsweise durch ein Musterdruckverfahren, beispielsweise ein Siebdruckverfahren oder ein Schablonendruckverfahren, oder durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren an dem Flächenelement erzeugt sein.The signal conductor can be produced on the surface element, for example, by a pattern printing process, for example a screen printing process or a stencil printing process, or by a galvanic coating process.
Alternativ hierzu ist auch möglich, dass der Signalleiter separat von dem Flächenelement hergestellt und durch ein Drahtverlegeverfahren an dem Flächenelement festgelegt ist.As an alternative to this, it is also possible for the signal conductor to be produced separately from the surface element and to be fixed to the surface element by a wire laying process.
Das Flächenelement kann insbesondere als eine Folie ausgebildet sein.The surface element can in particular be designed as a film.
Das Flächenelement ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Polypropylen-Material, gebildet.The planar element is preferably formed from a plastic material, for example from a polypropylene material.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Laminat mindestens eine Abdecklage umfasst, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems auf der den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung abgewandten Seite der Stromleiter-Lage und auf der den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung abgewandten Seite mindestens einer Signalleiter-Lage angeordnet ist. Eine solche Abdecklage schützt die Stromleiter und Signalleiter des Zellkontaktierungssystems vor einer unerwünschten mechanischen Einwirkung von außerhalb des Zellkontaktierungssystems.In a particular embodiment of the invention it is provided that the laminate comprises at least one cover layer which, in the assembled state of the cell contacting system, has at least one signal conductor layer on the side of the conductor layer facing away from the cell terminals of the electrochemical device and on the side facing away from the cell terminals of the electrochemical device. Location is arranged. Such a cover layer protects the current conductors and signal conductors of the cell contacting system from undesired mechanical effects from outside the cell contacting system.
Vorzugsweise bildet die Abdecklage eine äußerste Lage des Laminats des Zellkontaktierungssystems, wobei die Abdecklage vorzugsweise auf der den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung abgewandten Seite aller Signalleiter-Lagen des Laminats angeordnet ist.The cover layer preferably forms an outermost layer of the laminate of the cell contacting system, the cover layer preferably being arranged on the side of all signal conductor layers of the laminate facing away from the cell terminals of the electrochemical device.
Ferner ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Lage des Laminats, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems auf der den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung abgewandten Seite der Stromleiter-Lage angeordnet ist, mit mindestens einer Durchtrittsöffnung versehen ist, durch welche ein Kontaktbereich eines Stromleiters der Stromleiter-Lage für einen Verbindungsvorgang, bei dem der Kontaktbereich mit einem zugeordneten Zellterminal elektrisch leitend verbunden wird, zugänglich ist.Furthermore, it is advantageous if at least one layer of the laminate, which in the assembled state of the cell contacting system is arranged on the side of the conductor layer facing away from the cell terminals of the electrochemical device, is provided with at least one passage opening through which a contact area of a conductor is the conductor -Location is accessible for a connection process in which the contact area is connected to an associated cell terminal in an electrically conductive manner.
Hierdurch ist es möglich, durch die Durchtrittsöffnung hindurch beispielsweise einen Schweißvorgang durchzuführen, bei dem der Kontaktbereich mit einem zugeordneten Zellterminal stoffschlüssig verbunden wird.This makes it possible, for example, to carry out a welding process through the passage opening, in which the contact area is materially connected to an associated cell terminal.
Wenn mehrere Lagen des Laminats mit einer solchen Durchtrittsöffnung versehen sind, so bilden diese Durchtrittsöffnungen vorzugsweise gemeinsam einen Durchtrittskanal, durch welchen ein Kontaktbereich eines Stromleiters der Stromleiter-Lage für einen Verbindungsvorgang, bei dem der Kontaktbereich mit einem zugeordneten Zellterminal elektrisch leitend verbunden wird, zugänglich ist.If several layers of the laminate are provided with such a passage opening, these passage openings preferably together form a passage channel through which a contact area of a conductor of the current conductor layer is accessible for a connection process in which the contact area is electrically connected to an associated cell terminal .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Zellkontaktierungssystems ist vorgesehen, dass das Laminat eine Isolationslage umfasst, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems zwischen der Stromleiter-Lage und den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung angeordnet ist.In a preferred embodiment of the cell contacting system, it is provided that the laminate comprises an insulation layer which, in the assembled state of the cell contacting system, is arranged between the current conductor layer and the cell terminals of the electrochemical device.
Eine solche Isolationslage umfasst vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Flächenelement, das mindestens eine Durchtrittsöffnung aufweist, in welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems ein Zellterminal und/oder ein Kontaktbereich eines Stromleiters der Stromleiter-Lage sich hinein erstreckt.Such an insulation layer preferably comprises an electrically insulating surface element which has at least one passage opening into which a cell terminal and / or a contact area of a conductor of the conductor layer extends in the assembled state of the cell contacting system.
Für eine einfache Unterbrechung der Stromleiter-Verbindungsstruktur der Stromleiter-Lage ist es günstig, wenn mindestens zwei Lagen des Laminats jeweils eine oder mehrere Zugangsöffnungen aufweisen, die einander so zugeordnet sind, dass sie einen Zugangskanal bilden, welcher zu einer Unterbrechungsstelle führt, an der eine Stromleiter-Verbindungsstruktur der Stromleiter-Lage unterbrochen ist.For a simple interruption of the current conductor connection structure of the current conductor layer, it is favorable if at least two layers of the laminate each have one or more access openings which are assigned to one another so that they form an access channel which leads to an interruption point at the one Conductor connection structure of the conductor position is interrupted.
Ein solcher Zugangskanal kann bereits vor der Unterbrechung der Stromleiter-Verbindungsstruktur an zwei von der Stromleiter-Lage verschiedenen Lagen des Laminats ausgebildet sein, um die Erzeugung einer Unterbrechungsstelle, beispielsweise durch einen Ausstanzvorgang, durch den Zugangskanal hindurch zu ermöglichen.Such an access channel can already be used before the current conductor is interrupted. Connection structure can be formed on two layers of the laminate different from the current conductor layer in order to enable the creation of an interruption point, for example by a punching process, through the access channel.
Alternativ hierzu ist auch möglich, dass der Zugangskanal erst durch den Unterbrechungsvorgang, insbesondere einen Ausstanzvorgang, gebildet wird.As an alternative to this, it is also possible that the access channel is only formed by the interruption process, in particular a punching process.
Wenn die Zugangsöffnungen und der daraus gebildete Zugangskanal bereits vor dem Unterbrechungsvorgang an den mindestens zwei Lagen des Laminats vorhanden sind, so können diese Zugangsöffnungen als Positionieröffnungen dienen, die das Erreichen einer gewünschten Relativposition zwischen den mindestens zwei Lagen des Laminats während der Herstellung des Laminats dadurch anzeigen, dass diese Positionieröffnungen miteinander längs einer Stapelrichtung des Laminats fluchten.If the access openings and the access channel formed therefrom are already present on the at least two layers of the laminate before the interruption process, these access openings can serve as positioning openings which thereby indicate that a desired relative position between the at least two layers of the laminate has been reached during the manufacture of the laminate that these positioning openings are aligned with one another along a stacking direction of the laminate.
Um das Laminat zu einer als Ganzes handhabbaren Einheit zu machen und/oder um die Steifigkeit des Laminats zu erhöhen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwei oder mehr Lagen des Laminats an einer oder mehr Verbindungsstellen aneinander festgelegt sind.In order to make the laminate into a unit that can be handled as a whole and / or to increase the rigidity of the laminate, it is preferably provided that two or more layers of the laminate are attached to one another at one or more connection points.
Dabei können die Lagen an der Verbindungsstelle stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Ultraschallschweißung, Laserschweißung und/oder Punktschweißung, oder formschlüssig, beispielsweise durch Vernietung oder durch Durchsetzfügung, aneinander festgelegt sein.The layers can be firmly bonded to one another at the connection point, for example by welding, in particular by ultrasonic welding, laser welding and / or spot welding, or positively, for example by riveting or clinching.
Die Verbindungsstellen können in Eckbereichen der Lagen und/oder in einem zentralen Bereich der Lagen angeordnet sein.The connection points can be arranged in corner areas of the layers and / or in a central area of the layers.
Besonders günstig ist es, wenn in allen Eckbereichen der Lagen und in einem zentralen Bereich der Lagen jeweils mindestens eine Verbindungsstelle vorgesehen ist.It is particularly advantageous if at least one connection point is provided in each of the corner areas of the layers and in a central area of the layers.
Für eine möglichst exakte Positionierung der Lagen des Laminats relativ zueinander vor dem Festlegen der Lagen des Laminats aneinander ist es günstig, wenn mindestens zwei Lagen des Laminats jeweils ein oder mehrere Positionierelemente aufweisen, beispielsweise Positionieröffnungen, die einander so zugeordnet sind, dass sie eine gewünschte Positionierung der Lagen relativ zueinander vor einem Lagenverbindungsvorgang ermöglichen.For the most exact possible positioning of the layers of the laminate relative to one another before fixing the layers of the laminate to one another, it is advantageous if at least two layers of the laminate each have one or more positioning elements, for example positioning openings, which are assigned to one another in such a way that they achieve a desired positioning of the plies relative to each other prior to a ply bonding process.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zellkontaktierungssystem einen Signalleitungsanschluss umfasst, der elektrisch leitend mit mindestens einem Signalleiter einer Signalleiter-Lage verbunden ist und im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems mechanisch mit einem Gehäuse der elektrochemischen Vorrichtung gekoppelt ist. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the cell contacting system comprises a signal line connection which is electrically connected to at least one signal conductor of a signal conductor layer and is mechanically coupled to a housing of the electrochemical device in the assembled state of the cell contacting system.
Die mechanische Kopplung zwischen dem Signalleitungsanschluss und dem Gehäuse der elektrochemischen Vorrichtung kann insbesondere zur Zugentlastung des mindestens einen Signalleiters dienen.The mechanical coupling between the signal line connection and the housing of the electrochemical device can in particular serve to relieve strain on the at least one signal conductor.
Die mechanische Kopplung zwischen dem Signalleitungsanschluss und dem Gehäuse kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass eines dieser Elemente mit mindestens einem Montagezapfen und das jeweils andere dieser Elemente mit einer hierzu komplementären Montageöffnung versehen ist.The mechanical coupling between the signal line connection and the housing can be established, for example, in that one of these elements is provided with at least one mounting pin and the other of these elements is provided with a mounting opening complementary thereto.
Das erfindungsgemäße Zellkontaktierungssystem eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, die als Akkumulator, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet ist.The cell contacting system according to the invention is particularly suitable for use in an electrochemical device which is designed as an accumulator, in particular as a lithium-ion accumulator.
Eine solche als Akkumulator ausgebildete elektrochemische Vorrichtung eignet sich insbesondere als hochbelastbare Energiequelle, beispielsweise für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs.Such an electrochemical device embodied as a storage battery is particularly suitable as a highly resilient energy source, for example for driving a motor vehicle.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, welches einfach und prozesssicher durchführbar ist und dennoch eine präzise Positionierung von Stromleitern des Zellkontaktierungssystems relativ zu den Zellterminals der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung sowie eine einfache und sichere elektrisch leitende Verbindung der Stromleiter mit den Zellterminals ermöglicht, umfasst Folgendes:
- - Herstellen einer Stromleiter-Lage, welche einen oder mehrere Stromleiter eines Stromleitungssystems zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen miteinander oder zum elektrisch leitenden Verbinden eines Zellterminals einer elektrochemischen Zelle mit einem Stromanschluss des Zellkontaktierungssystems umfasst;
- - Herstellen mindestens einer Signalleiter-Lage, welche einen oder mehrere Signalleiter eines Signalleitungssystems zum elektrisch leitenden Verbinden mindestens einer Signalquelle mit einem Signalleitungsanschluss oder mit einer Überwachungsvorrichtung des Zellkontaktierungssystems umfasst;
- - Verbinden der Stromleiter-Lage und der mindestens einen Signalleiter-Lage zu einem mehrlagigen Laminat.
A method for producing a cell contacting system for an electrochemical device which comprises a plurality of electrochemical cells, which can be carried out simply and reliably and yet precise positioning of current conductors of the cell contacting system relative to the cell terminals of the electrochemical cells of the electrochemical device as well as a simple and safe electrically conductive connection The electrical conductor with the cell terminals enables the following: - - Production of a current conductor layer which comprises one or more current conductors of a power line system for the electrically conductive connection of cell terminals of different electrochemical cells to one another or for the electrically conductive connection of a cell terminal of an electrochemical cell to a power connection of the cell contacting system;
- Production of at least one signal conductor layer which comprises one or more signal conductors of a signal line system for electrically conductive connection of at least one signal source to a signal line connection or to a monitoring device of the cell contacting system;
- - Connecting the current conductor layer and the at least one signal conductor layer to form a multilayer laminate.
Ferner umfasst das Verfahren vorzugsweise das elektrisch leitende Verbinden der Stromleiter der Stromleiter-Lage mit den Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung.Furthermore, the method preferably comprises the electrically conductive connection of the current conductors of the current conductor layer to the cell terminals of the electrochemical device.
Die verschiedenen Lagen des Laminats des Zellkontaktierungssystems werden vorzugsweise in einer gewünschten Lage relativ zueinander positioniert, bevor sie zu dem mehrlagigen Laminat verbunden werden.The various layers of the laminate of the cell contacting system are preferably positioned in a desired position relative to one another before they are connected to form the multi-layer laminate.
Mindestens eine Lage des Laminats umfasst vorzugsweise ein Flächenelement, das durch Heraustrennen des Flächenelements aus einem flächigen Ausgangsmaterial hergestellt ist.At least one layer of the laminate preferably comprises a planar element which is produced by separating the planar element from a planar starting material.
Die Stromleiter-Lage umfasst vorzugsweise eine mehrere Stromleiter der Stromleiter-Lage während des Heraustrennens aus einem flächigen Ausgangsmaterial einstückig miteinander verbindende Stromleiter-Verbindungsstruktur.The current conductor layer preferably comprises a current conductor connecting structure which integrally connects several current conductors of the current conductor layer during the separation from a flat starting material.
Die Stromleiter-Verbindungsstruktur wird nach dem Heraustrennen der Stromleiter-Lage aus dem Ausgangsmaterial unterbrochen, um die Stromleiter der Stromleiter-Lage elektrisch voneinander zu trennen.After the current conductor layer has been separated from the starting material, the current conductor connection structure is interrupted in order to electrically separate the current conductors of the current conductor layer from one another.
Dieses Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur erfolgt vorzugsweise, nachdem die Lagen zu dem mehrlagigen Laminat verbunden worden sind.This interruption of the conductor connection structure is preferably carried out after the layers have been connected to form the multi-layer laminate.
Die einzelnen Lagen des erfindungsgemäßen Zellkontaktierungssystems werden separat vorgestanzt und zu einem Zellkontaktierungssystem gestapelt. Anschließend können die Lagen nachgestanzt und zu einer Einheit, dem Laminat, gefügt werden.The individual layers of the cell contacting system according to the invention are prepunched separately and stacked to form a cell contacting system. The layers can then be re-punched and joined to form a unit, the laminate.
Das erfindungsgemäße Zellkontaktierungssystem mit dem mehrlagigen Laminat bietet eine zuverlässige Stromübertragung und eine einfach zu montierende Spannungsübertragung innerhalb der elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere eines Energiespeichers.The cell contacting system according to the invention with the multi-layer laminate offers reliable power transmission and voltage transmission that is easy to assemble within the electrochemical device, in particular an energy store.
Durch die Verwendung der Stromleiter-Lage, welche vorzugsweise mehrere Stromleiter des Stromleitungssystems umfasst, entfällt die Notwendigkeit der Herstellung und Montage von einzelnen Zellverbindern.The use of the current conductor layer, which preferably comprises several current conductors of the power line system, eliminates the need to manufacture and assemble individual cell connectors.
Die Leitungsgeometrie der Stromleiter in der Stromleiter-Lage und der Signalleiter in der mindestens einen Signalleiter-Lage ist frei gestaltbar.The line geometry of the conductor in the conductor layer and the signal conductor in the at least one signal conductor layer can be freely designed.
Durch die Verwendung der Signalleiter-Lage entfällt die Notwendigkeit zur Verwendung eines Kabelbaums oder einer Leiterplatte einschließlich der aufwendigen Montage.The use of the signal conductor layer eliminates the need to use a cable harness or a circuit board, including the complex assembly.
Die Geometrie der Stromleiter-Lage und der anderen Lagen, insbesondere Funktionslagen, des Laminats ist frei wählbar und wird insbesondere durch einen Ausstanzvorgang bestimmt.The geometry of the current conductor layer and the other layers, in particular functional layers, of the laminate can be freely selected and is determined in particular by a punching process.
Durch die frei wählbare Geometrie der Lagen des Laminats ist eine einfache Integration des Zellkontaktierungssystems in der elektrochemischen Vorrichtung und eine einfache Montage des Zellkontaktierungssystems in der elektrochemischen Vorrichtung möglich.The freely selectable geometry of the layers of the laminate enables simple integration of the cell contacting system in the electrochemical device and simple assembly of the cell contacting system in the electrochemical device.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere eines Akkumulatormoduls, mit einem Gehäuse, in dem mehrere elektrochemische Zellen angeordnet sind, und mit einem Zellkontaktierungssystem, das ein Laminat aus einer Isolationslage, einer Stromleiter-Lage, einer Signalleiter-Lage und einer Abdecklage umfasst;
- 2 eine Draufsicht auf das Zellkontaktierungssystem aus 1 von oben;
- 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Zellkontaktierungssystems aus den 1 und 2;
- 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, Insbesondere eines Akkumulatormoduls, mit einem Gehäuse, in dem mehrere elektrochemischen Zellen angeordnet sind, und mit einer zweiten Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems, welches ein Laminat aus einer Isolationslage, einer Stromleiter-Lage, einer ersten Signalleiter-Lage in Form einer Spannungsabgriffslage, eine zweite Signalleiter-Lage in Form einer Sensorlage und eine Abdecklage umfasst;
- 5 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem aus 4; und
- 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Zellkontaktierungssystems aus den 4 und 5.
In the drawings show: - 1 a perspective exploded view of an electrochemical device, in particular an accumulator module, with a housing in which several electrochemical cells are arranged, and with a cell contacting system that comprises a laminate of an insulation layer, a current conductor layer, a signal conductor layer and a cover layer;
- 2 a plan view of the cell contacting system 1 from above;
- 3 a perspective exploded view of the cell contacting system from FIG 1 and 2 ;
- 4th a perspective exploded view of an electrochemical device, in particular a battery module, with a housing in which several electrochemical cells are arranged, and with a second embodiment of a cell contacting system, which is a laminate of an insulation layer, a current conductor layer, a first signal conductor layer in the form comprises a voltage tap layer, a second signal conductor layer in the form of a sensor layer and a cover layer;
- 5 a top plan view of the cell contacting system 4th ; and
- 6th a perspective exploded view of the cell contacting system from FIG 4th and 5 .
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures.
Eine in den 1 bis 3 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung, beispielsweise ein Akkumulatormodul, umfasst mehrere elektrochemische Zellen 102, insbesondere Akkumulatorzellen, die in einem Gehäuse 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 angeordnet sind.One in the 1 to 3 shown, designated as a whole by 100 electrochemical Device, for example an accumulator module, comprises several electrochemical cells 102 , in particular accumulator cells in a housing 104 of the electrochemical device 100 are arranged.
Das Gehäuse 104 kann insbesondere als ein Kühlkörper ausgebildet sein, durch welchen im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 in den elektrochemischen Zellen 102 entstehende Wärme zu einer (nicht dargestellten) Wärmesenke abführbar ist.The case 104 can in particular be designed as a heat sink, through which during operation of the electrochemical device 100 in the electrochemical cells 102 the resulting heat can be dissipated to a heat sink (not shown).
Die elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst ferner ein Zellkontaktierungssystem 106, welches ein Stromleitungssystem 108 mit mehreren Stromleitern 110 zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals 112 verschiedener elektrochemischer Zellen 102 miteinander oder zum elektrisch leitenden Verbinden eines Zellterminals 112 einer elektrochemischen Zelle 102 mit einem Stromanschluss 114 des Zellkontaktierungssystems 106 sowie ein Signalleitungssystem 116 mit mehreren Signalleitern zum elektrisch leitenden Verbinden von Signalquellen 120 mit einem Signalleitungsanschluss 122 des Zellkontaktierungssystems 106 umfasst.The electrochemical device 100 further comprises a cell contacting system 106 , which is a power line system 108 with several conductors 110 for electrically conductive connection of cell terminals 112 various electrochemical cells 102 with each other or for the electrically conductive connection of a cell terminal 112 an electrochemical cell 102 with a power connection 114 of the cell contacting system 106 as well as a signal line system 116 with several signal conductors for electrically conductive connection of signal sources 120 with a signal line connection 122 of the cell contacting system 106 includes.
Die Stromleiter 110 des Stromleitungssystems 108, welche zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals 112 verschiedener elektrochemischer Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 dienen, werden als Zellverbinder 124 bezeichnet.The conductors 110 of the power line system 108 , which are used for the electrically conductive connection of cell terminals 112 various electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 serve as cell connectors 124 designated.
Die Stromleiter 110 des Stromleitungssystems 108, welche zum elektrisch leitenden Verbinden eines Zellterminals 112 einer elektrochemischen Zelle 102 mit einem Stromanschluss 114 des Zellkontaktierungssystems 106 dienen, werden als Stromanschlussverbinder 126 bezeichnet.The conductors 110 of the power line system 108 which are used for the electrically conductive connection of a cell terminal 112 an electrochemical cell 102 with a power connection 114 of the cell contacting system 106 serve as a power connector 126 designated.
Das Zellkontaktierungssystem 106 ist auf das Gehäuse 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 aufsetzbar und verschließt im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 100 eine obere Gehäuseöffnung des Gehäuses 104, durch welche die Zellterminals 112 der elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 hervorstehen.The cell contacting system 106 is on the case 104 of the electrochemical device 100 can be placed on and closes when the electrochemical device is installed 100 an upper housing opening of the housing 104 through which the cell terminals 112 of the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 protrude.
Wie am besten aus der Explosionsdarstellung von 3 zu ersehen ist, umfasst das Zellkontaktierungssystem 106 ein Laminat 128 aus mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel vier, Lagen 130. Das Laminat 128 umfasst beispielsweise eine im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 den elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zugewandte Isolationslage 132, eine in einer Stapelrichtung 134 des Laminats 128 auf die Isolationslage 132 folgende Stromleiter-Lage 136, eine in der Stapelrichtung 134 auf die Stromleiter-Lage 136 folgende Signalleiter-Lage 138 und eine in der Strapelrichtung 134 auf die Signalleiter-Lage 138 folgende Abdecklage 140, welche in montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 auf der den elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 abgewandten Außenseite des Laminats 128 angeordnet ist.As best from the exploded view of 3 can be seen includes the cell contacting system 106 a laminate 128 from several, in the illustrated embodiment four, layers 130 . The laminate 128 includes, for example, one in the assembled state of the cell contacting system 106 the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 facing insulation layer 132 , one in a stacking direction 134 of the laminate 128 on the isolation layer 132 following conductor position 136 , one in the stacking direction 134 on the conductor position 136 following signal conductor position 138 and one in the stacking direction 134 on the signal conductor layer 138 following cover layer 140 , which in the assembled state of the cell contacting system 106 on the the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 facing away from the outside of the laminate 128 is arranged.
Die Isolationslage 132 kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Flächenelement 142 umfassen.The isolation situation 132 can for example be an electrically insulating surface element 142 include.
Das Flächenelement 142 kann insbesondere als eine Folie ausgebildet sein.The surface element 142 can in particular be designed as a film.
Die Materialstärke des Flächenelements 142 ist vorzugsweise an allen Stellen, an denen das Flächenelement 142 nicht mit einer Ausnehmung versehen ist, im Wesentlichen gleich groß.The material thickness of the surface element 142 is preferably at all points where the surface element 142 is not provided with a recess, essentially the same size.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Materialstärke des Flächenelements 142 weniger als 2 mm.The mean material thickness of the surface element is preferably 142 less than 2 mm.
Die mittlere Materialstärke des Flächenelements 142 ist deutlich geringer als dessen Länge und Breite, insbesondere kleiner als 5 % der Länge und/oder kleiner als 5 % der Breite.The mean material thickness of the surface element 142 is significantly less than its length and width, in particular less than 5% of the length and / or less than 5% of the width.
Das Flächenelement 142 ist vorzugsweise aus einem flächigen Ausgangsmaterial durch Heraustrennen längs einer Außenkontur 144 des Flächenelements 142 und durch Heraustrennen von im Folgenden noch näher zu beschreibenden Ausnehmungen 146 aus dem flächigen Ausgangsmaterial hergestellt.The surface element 142 is preferably made from a flat starting material by cutting it out along an outer contour 144 of the surface element 142 and by cutting out recesses to be described in more detail below 146 made from the flat starting material.
Die Außenkontur 144 des Flächenelements 142 ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen 148.The outer contour 144 of the surface element 142 is preferably essentially rectangular, for example with rounded corner areas 148 .
Die Isolationslage 132 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 150 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 150 einerseits jeweils einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 und andererseits jeweils einem Zellterminal 112 der elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zugeordnet ist, so dass durch eine solche Durchtrittsöffnung 150 jeweils ein Zellterminal 112 mit einem zugeordneten Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 verbindbar ist.The isolation situation 132 is with a plurality of passage openings 150 provided, each passage opening 150 on the one hand, one contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 and on the other hand a cell terminal each 112 of the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 is assigned so that through such a passage opening 150 one cell terminal each 112 with an assigned contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 is connectable.
Dabei kann sich beispielsweise ein Zellterminal 112 durch die jeweilige Durchtrittsöffnung 150 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 zu kommen.For example, a cell terminal 112 through the respective passage opening 150 extend therethrough to be in contact with a contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 get.
Alternativ hierzu kann sich auch ein Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 durch die jeweils zugeordnete Durchtrittsöffnung 150 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 112 zu kommen.Alternatively, there can also be a contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 through the respectively assigned passage opening 150 extend therethrough to be in contact with the respectively associated cell terminal 112 get.
Ferner ist auch denkbar, dass sich sowohl das Zellterminal 112 als auch der Kontaktbereich 152 des Zellverbinders 124 beziehungsweise des Stromanschlussverbinders 126 beide in die Durchtrittsöffnung hinein erstrecken und dort miteinander verbunden sind.Furthermore, it is also conceivable that both the cell terminal 112 as well as the contact area 152 of the cell connector 124 or the power connector 126 both extend into the passage opening and are connected to one another there.
Wie aus den 1 bis 3 zu ersehen ist, können die Durchtrittsöffnungen 150 der Isolationslage 132 in mehreren Reihen 154 angeordnet sein, wobei die Reihen 154 sich beispielsweise in einer Längsrichtung 156 des Zellkontaktierungssystems 106 erstrecken.As from the 1 to 3 can be seen, the passage openings 150 the isolation layer 132 in several rows 154 be arranged, the rows 154 for example in a longitudinal direction 156 of the cell contacting system 106 extend.
Die Durchtrittsöffnungen 150 können insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen; grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Durchtrittsöffnungen 150, insbesondere kreisförmige, ovale, quadratische oder polygonale Durchtrittsöffnungen 150, möglich.The passage openings 150 can in particular be designed to be essentially rectangular, for example with rounded corner areas; in principle, however, other shapes of the passage openings are also possible 150 , in particular circular, oval, square or polygonal passage openings 150 , possible.
Ferner kann jede Durchtrittsöffnung 150 mit einem von einem Hauptbereich 158 der jeweiligen Durchtrittsöffnung 150 vorspringenden Ausbuchtungsbereich 160 versehen sein.Furthermore, each passage opening 150 with one of a main area 158 the respective passage opening 150 protruding bulge area 160 be provided.
Der Ausbuchtungsbereich 160 kann dabei insbesondere jeweils einem Spannungsabgriffsvorsprung 162 des der Durchtrittsöffnung 150 jeweils zugeordneten Zellverbinders 124 oder Stromanschlussverbinders 126 zugeordnet sein.The bulge area 160 can in particular each have a voltage tapping projection 162 of the passage opening 150 respectively assigned cell connector 124 or power connector 126 be assigned.
Ferner ist die Isolationslage 132 vorzugsweise mit einer oder mehreren Zugangsöffnungen 166 versehen, welche beim Laminieren der Lagen 130 des Laminats 128 zusammen mit Zugangsöffnungen in anderen Lagen 130 des Laminats 128 jeweils einen Zugangskanal 262 bilden.Furthermore, the insulation layer 132 preferably with one or more access openings 166 provided, which when laminating the layers 130 of the laminate 128 along with access openings in other layers 130 of the laminate 128 one access channel each 262 form.
Die Zugangsöffnungen 166 können ferner als Positionierelemente 164 dienen, welche es beim Laminieren der Lagen 130 des Laminats 128 ermöglichen, die verschiedenen Lagen 130 in eine gewünschte Relativposition zueinander zu bringen.The access openings 166 can also be used as positioning elements 164 serve which it is when laminating the layers 130 of the laminate 128 allow the different locations 130 bring them into a desired position relative to each other.
Ferner kann die Isolationslage 132 mit weiteren Ausnehmungen 168 versehen sein, welche den Positionen zugeordnet sind, an welchen sich in der Signalleiter-Lage 138 Anschlussstellen 170 befinden, an denen Anschlussdrähte 172 eines Sensors 174, insbesondere eines Temperaturmesssensors in Form eines NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Elements 176, elektrisch leitend mit jeweils einer Sensoranschlussleitung 178 des Signalleitungssystems 116 verbunden sind.Furthermore, the insulation layer 132 with further recesses 168 be provided, which are assigned to the positions at which in the signal conductor position 138 Connection points 170 are located on which connecting wires 172 of a sensor 174 , in particular a temperature measuring sensor in the form of an NTC (“Negative Temperature Coefficient”) element 176, electrically conductive, each with a sensor connection line 178 of the signal line system 116 are connected.
Die Isolationslage 132 ist an ihrer der Stromleiter-Lage 136 zugewandten Oberseite 180 vorzugsweise mit einer (nicht dargestellten) Kleberschicht versehen, welche dazu dient, Stromleiter 110 und/oder eine Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 der Stromleiter-Lage 136 in den Bereichen, in welchen die Stromleiter 110 beziehungsweise die Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 über die Durchtrittsöffnungen 150 in der Isolationslage 132 überstehen, stoffschlüssig mit der Isolationslage 132 zu verbinden, um auf diese Weise die Stromleiter-Lage 136 während der Montage des Zellkontaktierungssystems 106 relativ zu der Isolationslage 132 und zu den übrigen Lagen 130 des Laminats 128 zu fixieren.The isolation situation 132 is at their the current conductor location 136 facing top 180 preferably provided with an adhesive layer (not shown) which is used to conduct electricity 110 and / or a conductor connection structure 182 the conductor position 136 in the areas in which the conductors 110 or the conductor connection structure 182 via the passage openings 150 in the isolation position 132 survive, cohesively with the insulation layer 132 to connect to this way the conductor location 136 during the assembly of the cell contacting system 106 relative to the isolation layer 132 and to the other locations 130 of the laminate 128 to fix.
Die Isolationslage 132 ist vorzugsweise aus einem nichtmetallischen, elektrisch isolierenden Material gebildet, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Polypropylen-Material.The isolation situation 132 is preferably formed from a non-metallic, electrically insulating material, in particular from a plastic material, for example from a polypropylene material.
Die Stromleiter 110 der Stromleiter-Lage 136 dienen dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und zu den oder von den Stromanschlüssen 114 des Zellkontaktierungssystems 106 zu ermöglichen.The conductors 110 the conductor position 136 serve to create a flow of current between the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 and to or from the power connections 114 of the cell contacting system 106 to enable.
Durch das von den Stromleitern 110 gebildete Stromleitungssystem 108 werden die elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 beispielsweise elektrisch in Reihe geschaltet.By that of the conductors 110 formed power line system 108 become the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 for example connected electrically in series.
Dabei verbindet jeder Zellverbinder 124 ein erstes Zellterminal 112a negativer Polarität einer ersten elektrochemischen Zelle 102a mit einem zweiten Zellterminal 112b positiver Polarität einer benachbarten zweiten elektrochemischen Zelle 102b (siehe 1).Every cell connector connects 124 a first cell terminal 112a negative polarity of a first electrochemical cell 102a with a second cell terminal 112b positive polarity of an adjacent second electrochemical cell 102b (please refer 1 ).
Jeweils ein Zellterminal 112c der den Anfang der Zellen-Reihenschaltung der elektrochemischen Vorrichtung 100 bildenden elektrochemischen Zelle 102c und ein Zellterminal 112d der das Ende der Zellen-Reihenschaltung bildenden elektrochemischen Zelle 102d sind elektrisch leitend mit einem der elektrisch leitenden Stromanschlüsse 114 des Zellkontaktierungssystems 106 verbunden.One cell terminal each 112c the beginning of the cell series connection of the electrochemical device 100 forming electrochemical cell 102c and a cell terminal 112d the electrochemical cell forming the end of the cell series circuit 102d are electrically conductive with one of the electrically conductive power connections 114 of the cell contacting system 106 connected.
Mehrere elektrochemische Vorrichtungen 100 mit jeweils einem Zellkontaktierungssystem 106 sind vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet.Multiple electrochemical devices 100 each with a cell contacting system 106 are preferably connected electrically in series.
Eine solche Reihenschaltung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein Stromanschluss 114 einer ersten elektrochemischen Vorrichtung 100 mittels eines (nicht dargestellten) Modulverbinders elektrisch leitend mit einem elektrischen Stromanschluss 114 (entgegengesetzter Polarität) einer zweiten elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden wird.Such a series connection can in particular be established in that a power connection 114 a first electrochemical contraption 100 electrically conductive by means of a module connector (not shown) with an electrical power connection 114 (opposite polarity) of a second electrochemical device 100 is connected.
Die Isolationslage 132 ist vorzugsweise an ihrer Außenkontur 144 mit einer Anschlussausnehmung 184 versehen, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 einen Teil eines Gehäuses 186 des Signalleitungsanschlusses 122 des Signalleitungssystems 116 aufnimmt.The isolation situation 132 is preferably on its outer contour 144 with a connection recess 184 provided, which in the assembled state of the cell contacting system 106 part of a housing 186 of the signal line connection 122 of the signal line system 116 records.
Jeder der Kontaktbereiche 152 der Zellverbinder 124 und der Stromanschlussverbinder 126 ist jeweils einem Zellterminal 112 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zugeordnet und im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 100 elektrisch leitend, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 112 verbunden.Any of the contact areas 152 the cell connector 124 and the power connector 126 is one cell terminal each 112 of the electrochemical device 100 assigned and in the assembled state of the electrochemical device 100 electrically conductive, preferably cohesively, with the respectively assigned cell terminal 112 connected.
Jeder Zellverbinder 124 umfasst zwei Kontaktbereiche 152 zum elektrischen Kontaktieren von jeweils einem Zellterminal 112 und einen die beiden Kontaktbereiche 152 miteinander verbindenden Kompensationsbereich 188. Der Kompensationsbereich 188 ist vorzugsweise elastisch und/oder plastisch verformbar, um eine Relativbewegung der beiden Kontaktbereiche 152 des Zellverbinders 124 relativ zueinander im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 und/oder zum Zwecke des Toleranzausgleichs bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 106 zu ermöglichen.Every cell connector 124 includes two contact areas 152 for electrical contact with one cell terminal each 112 and one of the two contact areas 152 interconnecting compensation area 188 . The compensation area 188 is preferably elastically and / or plastically deformable to allow a relative movement of the two contact areas 152 of the cell connector 124 relative to each other in the operation of the electrochemical device 100 and / or for the purpose of tolerance compensation when assembling the cell contacting system 106 to enable.
Zu diesem Zweck kann der Kompensationsbereich 188 insbesondere eine oder mehrere quer zu einer Verbindungsrichtung, welche ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs 152a und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs 152b des Zellverbinders 124 miteinander verbindet, verlaufende Kompensationswellen 190 aufweisen.For this purpose, the compensation range 188 in particular one or more transversely to a connection direction, which is a center of the first contact area 152a and a center of the second contact area 152b of the cell connector 124 connects with each other, running compensation waves 190 exhibit.
Die Stromleiter-Lage 136 ist vorzugsweise aus einem flächigen Ausgangsmaterial durch Heraustrennen der Stromleiter 110 und der vorzugsweise alle Stromleiter 110 der Stromleiter-Lage 136 miteinander verbindenden Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 gebildet.The conductor position 136 is preferably made of a flat starting material by cutting out the conductor 110 and preferably all of the current conductors 110 the conductor position 136 interconnecting electrical conductor connection structure 182 educated.
Die Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 kann insbesondere einen Rahmen 192 umfassen, welcher über Verbindungsstege 194 mit den Stromleitern 110 verbunden ist.The conductor connection structure 182 in particular can be a frame 192 include, which via connecting webs 194 with the conductors 110 connected is.
Dabei ist jeder Zellverbinder 124, der einen Kompensationsbereich 188 aufweist, vorzugsweise über jeweils nur einen Verbindungssteg 194 mit dem Rahmen 192 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 verbunden, um zu gewährleisten, dass nach dem Heraustrennen der Stromleiter 110 und der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 aus dem flächigen Ausgangsmaterial die Kompensationsbereiche 188 der Zellverbinder 124 durch einen Umformvorgang, insbesondere einen Prägevorgang, an der Stromleiter-Lage 136 erzeugt werden können, was eine Verkürzung der Zellverbinder 124 in deren Verbindungsrichtung zur Folge hat.Every cell connector is here 124 , which has a compensation area 188 has, preferably via only one connecting web 194 with the frame 192 the conductor connection structure 182 connected to ensure that after disconnecting the conductor 110 and the conductor connection structure 182 the compensation areas from the flat starting material 188 the cell connector 124 by a forming process, in particular an embossing process, on the conductor layer 136 can be generated, which shortens the cell connector 124 in their connection direction.
Die Stromanschlussverbinder 126, welche keinen Kompensationsbereich 188 aufweisen, können hingegen wahlweise über einen oder zwei Verbindungsstege 194 mit dem Rahmen 192 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 verbunden sein.The power connector 126 which have no compensation range 188 have, however, can optionally have one or two connecting webs 194 with the frame 192 the conductor connection structure 182 be connected.
Die Stromleiter-Lage 136 ist vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, insbesondere aus einem metallischen Material, gebildet.The conductor position 136 is preferably formed from a material with good electrical conductivity, in particular from a metallic material.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromleiter-Lage 136 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist.In particular, it can be provided that the current conductor layer 136 is formed from aluminum or an aluminum alloy or from copper or a copper alloy.
Die Signalleiter-Lage 138 umfasst vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Flächenelement 196.The signal conductor position 138 preferably comprises an electrically insulating surface element 196 .
Das Flächenelement 196 kann insbesondere als eine Folie ausgebildet sein.The surface element 196 can in particular be designed as a film.
Die Materialstärke des Flächenelements 196 ist vorzugsweise an allen Stellen, an denen das Flächenelement 196 nicht mit einer Ausnehmung versehen ist, im Wesentlichen gleich groß.The material thickness of the surface element 196 is preferably at all points where the surface element 196 is not provided with a recess, essentially the same size.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Materialstärke des Flächenelements 196 weniger als 2 mm.The mean material thickness of the surface element is preferably 196 less than 2 mm.
Die mittlere Materialstärke des Flächenelements 196 ist deutlich geringer als dessen Länge und Breite, insbesondere kleiner als 5 % der Länge und/oder kleiner als 5 % der Breite.The mean material thickness of the surface element 196 is significantly less than its length and width, in particular less than 5% of the length and / or less than 5% of the width.
Das Flächenelement 196 ist vorzugsweise aus einem flächigen Ausgangsmaterial durch Heraustrennen längs einer Außenkontur 198 des Flächenelements 196 und durch Heraustrennen von im Folgenden noch näher zu beschreibenden Ausnehmungen 200 aus dem flächigen Ausgangsmaterial hergestellt.The surface element 196 is preferably made from a flat starting material by cutting it out along an outer contour 198 of the surface element 196 and by cutting out recesses to be described in more detail below 200 made from the flat starting material.
Die Außenkontur 198 des Flächenelements 196 ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen 202.The outer contour 198 of the surface element 196 is preferably essentially rectangular, for example with rounded corner areas 202 .
Das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 204 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 204 jeweils einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 zugeordnet ist, so dass durch eine solche Durchtrittsöffnung 204 hindurch ein Fügevorgang durchführbar ist, durch welchen jeweils ein Zellterminal 112 mit einem zugeordneten Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 verbindbar ist.The surface element 196 the signal conductor position 138 is with a plurality of passage openings 204 provided, each passage opening 204 one contact area each 152 one Cell connector 124 or a power connector 126 is assigned so that through such a passage opening 204 a joining process can be carried out through which a cell terminal 112 with an assigned contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 is connectable.
Wie aus den 1 bis 3 zu ersehen ist, können die Durchtrittsöffnungen 204 im Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 in mehreren Reihen 206 angeordnet sein, wobei die Reihen 206 sich beispielsweise in einer Längsrichtung 156 des Zellkontaktierungssystems 106 erstrecken.As from the 1 to 3 can be seen, the passage openings 204 in the surface element 196 the signal conductor position 138 in several rows 206 be arranged, the rows 206 for example in a longitudinal direction 156 of the cell contacting system 106 extend.
Die Durchtrittsöffnungen 204 können insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen; grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Durchtrittsöffnungen 204, insbesondere kreisförmige, ovale, quadratische oder polygonale Durchtrittsöffnungen 204, möglich.The passage openings 204 can in particular be designed to be essentially rectangular, for example with rounded corner areas; in principle, however, other shapes of the passage openings are also possible 204 , in particular circular, oval, square or polygonal passage openings 204 , possible.
Ferner kann jede Durchtrittsöffnung 204 mit einem von einem Hauptbereich 208 der jeweiligen Durchtrittsöffnung 204 vorspringenden Ausbuchtungsbereich 210 versehen sein.Furthermore, each passage opening 204 with one of a main area 208 the respective passage opening 204 protruding bulge area 210 be provided.
Der Ausbuchtungsbereich 210 kann dabei insbesondere jeweils einem Spannungsabgriffsvorsprung 162 des der Durchtrittsöffnung 204 jeweils zugeordneten Zellverbinders 124 oder Stromanschlussverbinders 126 zugeordnet sein.The bulge area 210 can in particular each have a voltage tapping projection 162 of the passage opening 204 respectively assigned cell connector 124 or power connector 126 be assigned.
Ferner ist das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 vorzugsweise mit einer oder mehreren Zugangsöffnungen 214 versehen, welche zusammen mit Zugangsöffnungen in anderen Lagen 130 des Laminats 128 jeweils einen Zugangskanal 262 zu einer Unterbrechungsstelle 264 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 bilden.The surface element is also 196 the signal conductor position 138 preferably with one or more access openings 214 provided, which together with access openings in other layers 130 of the laminate 128 one access channel each 262 to an interruption point 264 the conductor connection structure 182 form.
Die Zugangsöffnungen 214 können ferner als Positionierelemente 212 dienen, welche es beim Laminieren der Lagen 130 des Laminats 128 ermöglichen, die verschiedenen Lagen 130 in eine gewünschte Relativposition zueinander zu bringen.The access openings 214 can also be used as positioning elements 212 serve which it is when laminating the layers 130 of the laminate 128 allow the different locations 130 bring them into a desired position relative to each other.
Ferner ist das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 vorzugsweise an seiner Außenkontur 198 mit einer Anschlussausnehmung 216 versehen, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 einen Teil des Gehäuses 186 des Signalleitungsanschlusses 122 des Signalleitungssystems 116 aufnimmt.The surface element is also 196 the signal conductor position 138 preferably on its outer contour 198 with a connection recess 216 provided, which in the assembled state of the cell contacting system 106 part of the housing 186 of the signal line connection 122 of the signal line system 116 records.
Das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 ist vorzugsweise aus einem nichtmetallischen, elektrisch isolierenden Material gebildet, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Polypropylen-Material.The surface element 196 the signal conductor position 138 is preferably formed from a non-metallic, electrically insulating material, in particular from a plastic material, for example from a polypropylene material.
Das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 kann an seiner der Stromleiter-Lage 136 zugewandten Unterseite mit einer (nicht dargestellten) Kleberschicht versehen sein, welche dazu dient, Stromleiter 110 und/oder die Stromleiterverbindungsstruktur 182 der Stromleiter-Lage 136 in den Bereichen, in welchen die Stromleiter 110 beziehungsweise die Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 über die Durchtrittsöffnungen 204 in dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 überstehen, stoffschlüssig mit dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 zu verbinden, um auf diese Weise die Stromleiter-Lage 136 während der Montage des Zellkontaktierungssystems 106 relativ zu der Signalleiter-Lage 138 und zu den übrigen Lagen 130 des Laminats 128 zu fixieren.The surface element 196 the signal conductor position 138 can at its the current conductor location 136 facing bottom be provided with a (not shown) adhesive layer, which is used to conductors 110 and / or the conductor connection structure 182 the conductor position 136 in the areas in which the conductors 110 or the conductor connection structure 182 via the passage openings 204 in the surface element 196 the signal conductor position 138 survive, cohesively with the surface element 196 the signal conductor position 138 to connect to this way the conductor location 136 during the assembly of the cell contacting system 106 relative to the signal conductor position 138 and to the other locations 130 of the laminate 128 to fix.
Vorzugsweise an seiner im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 der Stromleiter-Lage 136 abgewandten Oberseite 218 ist das Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 mit den Signalleitern 118 des Signalleitungssystems 116 versehen.Preferably on its in the assembled state of the cell contacting system 106 the conductor position 136 facing away from the top 218 is the surface element 196 the signal conductor position 138 with the signal conductors 118 of the signal line system 116 Mistake.
Die Signalleiter 118 des Signalleitungssystems 116 dienen zum Verbinden von einer oder mehreren Spannungsabgriffsstellen 220 an jeweils einem Stromleiter 110, beispielsweise an einem Spannungsabgriffsvorsprung 162 eines solchen Stromleiters 110, und/oder von einem oder mehreren Sensoren 174, insbesondere NTC-Elementen 176, des Zellkontaktierungssystems 106 mit dem Signalleitungsanschluss 122.The signal conductor 118 of the signal line system 116 serve to connect one or more voltage tapping points 220 to one conductor each 110 , for example on a voltage tap projection 162 such a conductor 110 , and / or from one or more sensors 174 , especially NTC elements 176 , the cell contacting system 106 with the signal line connection 122 .
Somit verbindet jeder Signalleiter 118 des Signalleitungssystems 116 jeweils eine Signalquelle 120 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 122.Thus every signal conductor connects 118 of the signal line system 116 one signal source each 120 electrically conductive with the signal line connection 122 .
Wenn die Signalquelle 120 eine Spannungsabgriffsstelle 220 an einem Stromleiter 110 ist, so ist diese Signalquelle 120 über eine Spannungsabgriffsleitung 222 mit dem Signalleitungsanschluss 122 verbunden.When the signal source 120 a voltage tap point 220 on a conductor 110 is, so is this signal source 120 via a voltage tap line 222 with the signal line connection 122 connected.
Die Spannungsabgriffsstellen 220 sind an jeweils einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlusses 126 des Zellkontaktierungssystems 106 angeschlossen, um das dort jeweils herrschende elektrische Potential abgreifen zu können.The voltage tapping points 220 are at one contact area each 152 a cell connector 124 or a power connection 126 of the cell contacting system 106 connected in order to be able to tap the respective electrical potential there.
Wenn die Signalquelle 120 ein Sensor 174 ist, so ist die Signalquelle 120 mittels einer oder mehrerer Sensoranschlussleitungen 178 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 122 verbunden.When the signal source 120 a sensor 174 is, so is the signal source 120 by means of one or more sensor connection lines 178 electrically conductive with the signal line connection 122 connected.
Wenn es sich bei einem Sensor 174 um einen Temperatursensor handelt, so steht dieser vorzugsweise ebenfalls in Kontakt mit einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder Stromanschlusses 126 des Zellkontaktierungssystems 106, um die dort herrschende Temperatur messen zu können.If it's a sensor 174 is a temperature sensor, then this is preferably also in contact with a contact area 152 a cell connector 124 or power connection 126 of the cell contacting system 106 in order to be able to measure the prevailing temperature there.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass ein solcher Sensor 174 als ein Drucksensor oder als ein Gassensor ausgebildet ist.Alternatively, it can also be provided that such a sensor 174 is designed as a pressure sensor or as a gas sensor.
Jede Sensoranschlussleitung 178 kann eine Anschlussstelle 170 aufweisen, an welche ein Anschlussdraht 172 eines Sensors 174 des Zellkontaktierungssystems 106 angeschlossen ist.Each sensor connection cable 178 can be a junction 170 have to which a connecting wire 172 of a sensor 174 of the cell contacting system 106 connected.
Die Signalleiter 118 der Signalleiter-Lage 138 können aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem metallischen Material, gebildet sein.The signal conductor 118 the signal conductor position 138 can be formed from an electrically conductive material, in particular from a metallic material.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Signalleiter 118 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind.In particular, it can be provided that the signal conductor 118 are formed from copper or a copper alloy or from aluminum or an aluminum alloy.
Die Signalleiter 118 können beispielsweise in situ an dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 erzeugt sein.The signal conductor 118 can for example in situ on the surface element 196 the signal conductor position 138 be generated.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Signalleiter 118 an dem Flächenelement 196 durch ein Musterdruckverfahren, beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren oder ein Schablonendruckverfahren, erzeugt sind.In particular, it can be provided that the signal conductor 118 on the surface element 196 are produced by a pattern printing method such as a screen printing method or a stencil printing method.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Stromleiter 116 an dem Flächenelement 196 durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren erzeugt sind.Alternatively, it can also be provided that the current conductors 116 on the surface element 196 are produced by a galvanic coating process.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Signalleiter 118 separat von dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 aus einem elektrisch leitfähigen Ausgangsmaterial hergestellt und nachträglich mit dem Flächenelement 196 verbunden worden sind.As an alternative to this, it can also be provided that the signal conductor 118 separate from the surface element 196 the signal conductor position 138 made from an electrically conductive starting material and subsequently with the surface element 196 have been connected.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Signalleiter 118 als Signaldrähte ausgebildet und mittels einer Drahtverlegetechnik an dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 festgelegt worden sind.For example, it can be provided that the signal conductor 118 designed as signal wires and by means of a wire laying technique on the surface element 196 the signal conductor position 138 have been established.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Signalleiter 118 separat von dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 hergestellt und dann durch Stoffschluss, insbesondere durch Verklebung, mit dem Flächenelement 196 verbunden worden sind.As an alternative or in addition to this, it can be provided that the signal conductor 118 separate from the surface element 196 the signal conductor position 138 produced and then by material connection, in particular by gluing, with the surface element 196 have been connected.
Ein der jeweiligen Signalquelle 120 abgewandtes Ende jedes Signalleiters 118 ist elektrisch leitend mit einem Kontaktelement, beispielsweise einem Anschlusspin 185, des Signalleitungsanschlusses 122 verbunden, beispielsweise durch Verlötung oder durch Crimpung (siehe 2).One of the respective signal source 120 remote end of each signal conductor 118 is electrically conductive with a contact element, for example a connection pin 185 , of the signal line connection 122 connected, for example by soldering or crimping (see 2 ).
Der Signalleitungsanschluss 122 dient zum Anschließen des Signalleitungssystems 116 an eine (nicht dargestellte) externe Überwachungsvorrichtung der elektrochemischen Vorrichtung 100 über eine (nicht dargestellte), vorzugsweise mehrpolige, Verbindungsleitung.The signal line connector 122 is used to connect the signal line system 116 to an external monitoring device (not shown) of the electrochemical device 100 Via a (not shown), preferably multi-pole, connecting line.
Die Verbindungsleitung ist mit einem zu dem Signalleitungsanschluss 122 komplementären Signalleitungselement versehen.The connection line is connected to the signal line connection 122 complementary signal line element provided.
Der Signalleitungsanschluss 122 kann beispielsweise als ein Signalleitungsstecker oder als eine Signalleitungsbuchse ausgebildet sein.The signal line connector 122 can for example be designed as a signal line plug or as a signal line socket.
Das komplementär zu dem Signalleitungsanschluss 122 ausgebildete Signalleitungselement der Verbindungsleitung ist dann beispielsweise als eine Signalleitungsbuchse beziehungsweise als ein Signalleitungsstecker ausgebildet.This is complementary to the signal line connection 122 formed signal line element of the connecting line is then formed, for example, as a signal line socket or as a signal line plug.
Der Signalleitungsanschluss 122 umfasst vorzugsweise ein die Anschlusspins 185 umschließendes Gehäuse 186.The signal line connector 122 preferably comprises one of the connection pins 185 enclosing housing 186 .
Das Gehäuse 186 kann mit einem oder mehreren Montageflanschen 224 versehen sein.The case 186 can be with one or more mounting flanges 224 be provided.
Jeder Montageflansch 224 wirkt dabei mit einem Montagelement 226 an dem Gehäuse 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zusammen, um den Signalleitungsanschluss 122 relativ zu dem Gehäuse 104 zu positionieren und den Signalleitungsanschluss 122 an dem Gehäuse 104 zu fixieren. Any mounting flange 224 works with a mounting element 226 on the housing 104 of the electrochemical device 100 together to the signal line connector 122 relative to the housing 104 to position and the signal line connection 122 on the housing 104 to fix.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jeder Montageflansch 224 eine Montageöffnung 228 aufweist, in welche ein hierzu komplementär ausgebildeter Montagezapfen 230 als Montagelement 226 des Gehäuses 104 eingreifen kann.For example, it can be provided that each mounting flange 224 an assembly opening 228 has, in which a mounting pin designed to be complementary to this 230 as a mounting element 226 of the housing 104 can intervene.
Durch das Zusammenwirken der Montagelemente 226 des Gehäuses 104 mit den Montageflanschen 224 des Signalleitungsanschlusses 122 wird eine Zugentlastung der Signalleiter 118 des Signalleitungssystems 116 bewirkt, da der Signalleitungsanschluss 122 durch die Montageelemente 226 an einer Bewegung in der Längsrichtung 156 des Zellkontaktierungssystems 106 gehindert ist, so dass in der Längsrichtung 156 auf den Signalleitungsanschluss 122 einwirkende Zugkräfte von dem Gehäuse 104 aufgenommen werden.Through the interaction of the assembly elements 226 of the housing 104 with the mounting flanges 224 of the signal line connection 122 becomes a strain relief for the signal conductor 118 of the signal line system 116 causes the signal line connection 122 through the mounting elements 226 a movement in the longitudinal direction 156 of the cell contacting system 106 is prevented so that in the longitudinal direction 156 on the signal line connection 122 acting tensile forces from the housing 104 be included.
Die Abdecklage 140 kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Flächenelement 232 umfassen.The cover layer 140 can for example be an electrically insulating surface element 232 include.
Das Flächenelement 232 kann insbesondere als eine Folie ausgebildet sein.The surface element 232 can in particular be designed as a film.
Die Materialstärke des Flächenelements 232 ist vorzugsweise an allen Stellen, an denen das Flächenelement 232 nicht mit einer Ausnehmung versehen ist, im Wesentlichen gleich groß.The material thickness of the surface element 232 is preferably at all points where the surface element 232 is not provided with a recess, essentially the same size.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Materialstärke des Flächenelements 232 weniger als 2 mm.The mean material thickness of the surface element is preferably 232 less than 2 mm.
Die mittlere Materialstärke des Flächenelements 232 ist deutlich kleiner als dessen Länge und Breite, insbesondere kleiner als 5 % der Länge und/oder kleiner als 5 % der Breite.The mean material thickness of the surface element 232 is significantly smaller than its length and width, in particular smaller than 5% of the length and / or smaller than 5% of the width.
Das Flächenelement 232 ist vorzugsweise aus einem flächigen Ausgangsmaterial durch Heraustrennen längs einer Außenkontur 234 des Flächenelements 232 und durch Heraustrennen von im Folgenden noch näher zu beschreibenden Ausnehmungen 236 aus dem flächigen Ausgangsmaterial hergestellt.The surface element 232 is preferably made from a flat starting material by cutting it out along an outer contour 234 of the surface element 232 and by cutting out recesses to be described in more detail below 236 made from the flat starting material.
Die Außenkontur 234 des Flächenelements 232 ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen 238.The outer contour 234 of the surface element 232 is preferably essentially rectangular, for example with rounded corner areas 238 .
Die Abdecklage 140 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 240 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 240 jeweils einem Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 der Stromleiter-Lage 136 zugeordnet ist, so dass durch eine solche Durchtrittsöffnung 240 jeweils ein Zellterminal 112 durch einen Fügevorgang mit einem zugeordneten Kontaktbereich 152 eines Zellverbinders 124 oder eines Stromanschlussverbinders 126 verbindbar ist.The cover layer 140 is with a plurality of passage openings 240 provided, each passage opening 240 one contact area each 152 a cell connector 124 or a power connector 126 the conductor position 136 is assigned so that through such a passage opening 240 one cell terminal each 112 by a joining process with an assigned contact area 152 a cell connector 124 or a power connector 126 is connectable.
Wie aus den 1 bis 3 zu ersehen ist, können die Durchtrittsöffnungen 240 der Abdecklage 140 in mehreren Reihen 242 angeordnet sein, wobei die Reihen 242 sich beispielsweise in der Längsrichtung 156 des Zellkontaktierungssystems 106 erstrecken.As from the 1 to 3 can be seen, the passage openings 240 the cover layer 140 in several rows 242 be arranged, the rows 242 for example in the longitudinal direction 156 of the cell contacting system 106 extend.
Die Durchtrittsöffnungen 240 können insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, beispielsweise mit abgerundeten Eckbereichen; grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Durchtrittsöffnungen 240, insbesondere kreisförmige, ovale, quadratische oder polygonale Durchtrittsöffnungen 240, möglich.The passage openings 240 can in particular be designed to be essentially rectangular, for example with rounded corner areas; in principle, however, other shapes of the passage openings are also possible 240 , in particular circular, oval, square or polygonal passage openings 240 , possible.
Ferner kann jede Durchtrittsöffnung 240 mit einem von einem Hauptbereich 244 der jeweiligen Durchtrittsöffnung 240 vorspringenden Ausbuchtungsbereich 246 versehen sein.Furthermore, each passage opening 240 with one of a main area 244 the respective passage opening 240 protruding bulge area 246 be provided.
Der Ausbuchtungsbereich 246 kann dabei insbesondere jeweils einem Spannungsabgriffsvorsprung 162 des der Durchtrittsöffnung 240 jeweils zugeordneten Zellverbinders 124 oder Stromanschlussverbinders 126 zugeordnet sein.The bulge area 246 can in particular each have a voltage tapping projection 162 of the passage opening 240 respectively assigned cell connector 124 or power connector 126 be assigned.
Ferner ist die Abdecklage 140 vorzugsweise mit einer oder mehreren Zugangsöffnungen 250 versehen, welche zusammen mit Zugangsöffnungen in anderen Lagen 130 des Laminats 128 jeweils einen Zugangskanal 262 bilden, der zu einer Unterbrechungsstelle 264 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 führt.Furthermore, the cover layer 140 preferably with one or more access openings 250 provided, which together with access openings in other layers 130 of the laminate 128 one access channel each 262 form that becomes an interruption point 264 the conductor connection structure 182 leads.
Ferner können die Zugangsöffnungen 250 als Positionierelemente 248 dienen, welche es beim Laminieren der Lagen 130 des Laminats 128 ermöglichen, die verschiedenen Lagen 130 in eine gewünschte Relativposition zueinander zu bringen.Furthermore, the access openings 250 as positioning elements 248 serve which it is when laminating the layers 130 of the laminate 128 allow the different locations 130 bring them into a desired position relative to each other.
Ferner kann die Abdecklage 140 mit weiteren Ausnehmungen 252 versehen sein, welche den Positionen zugeordnet sind, an welchen sich in der Signalleiter-Lage 138 die Anschlussstellen 170 befinden, an denen Anschlussdrähte 172 eines Sensors 174, insbesondere eines Temperaturmesssensors in Form eines NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Elements 176, elektrisch leitend mit jeweils einer Sensoranschlussleitung 178 des Signalleitungssystems 116 verbunden sind.Furthermore, the cover layer 140 with further recesses 252 be provided, which are assigned to the positions at which in the signal conductor position 138 the connection points 170 are located on which connecting wires 172 of a sensor 174 , in particular a temperature measuring sensor in the form of an NTC (“Negative Temperature Coefficient”) element 176, electrically conductive, each with a sensor connection line 178 of the signal line system 116 are connected.
Ferner ist die Abdecklage 140 vorzugsweise an ihrer Außenkontur 234 mit einer Anschlussausnehmung 254 versehen, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 einen Teil des Gehäuses 186 des Signalleitungsanschlusses 122 des Signalleitungssystems 116 aufnimmt.Furthermore, the cover layer 140 preferably on their outer contour 234 with a connection recess 254 provided, which in the assembled state of the cell contacting system 106 part of the housing 186 of the signal line connection 122 of the signal line system 116 records.
Die Abdecklage 140 ist vorzugsweise aus einem nichtmetallischen, elektrisch isolierenden Material gebildet, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Polypropylen-Material.The cover layer 140 is preferably formed from a non-metallic, electrically insulating material, in particular from a plastic material, for example from a polypropylene material.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Material der Abdecklage 140 ein Material mit einer mechanischen Dämpfungswirkung umfasst, beispielsweise ein Polyurethan-Material.As an alternative or in addition to this, it can also be provided that the material of the cover layer 140 comprises a material with a mechanical damping effect, for example a polyurethane material.
Hierdurch ist es möglich, dass die Abdecklage 140 zusätzlich die Funktion einer Dämpfungslage zur mechanischen Dämpfung von Stößen, die auf das Zellkontaktierungssystem 106 einwirken, übernimmt.This makes it possible for the cover layer 140 In addition, the function of a damping layer for mechanical damping of impacts on the cell contacting system 106 act, take over.
An der Stelle, an welcher in der Signalleiter-Lage 138 ein Sensor 174, insbesondere ein Temperatursensor, angeordnet ist, kann die Abdecklage 140 mit einer Auswölbung 256 versehen sein, welche Platz für die Aufnahme des Sensors 174 unter der Abdecklage 140 schafft und zugleich den Sensor 174 vor einer mechanischen Einwirkung von oberhalb der Abdecklage 140 schützt.At the point at which in the signal conductor position 138 a sensor 174 , in particular a Temperature sensor, is arranged, the cover layer 140 with a bulge 256 be provided what space for the inclusion of the sensor 174 under the cover layer 140 creates and at the same time the sensor 174 against mechanical action from above the cover layer 140 protects.
Ferner ist es besonders günstig, wenn die Abdecklage 140, abgesehen von der Auswölbung 256, im Wesentlichen identisch mit der Isolationslage 132 ausgebildet ist.It is also particularly advantageous if the cover layer 140 apart from the bulge 256 , essentially identical to the insulation layer 132 is trained.
Durch die Verwendung von Gleichteilen für die Abdecklage 140 und die Isolationslage 132 wird der apparative Aufwand für die Herstellung der Lagen 130 des Laminats 128 und somit für die Herstellung und Montage des Zellkontaktierungssystems 106 insgesamt verringert.By using identical parts for the cover layer 140 and the isolation layer 132 the outlay on equipment for the production of the layers 130 of the laminate 128 and thus for the manufacture and assembly of the cell contacting system 106 decreased overall.
Die Isolationslage 132, die Signalleiter-Lage 138 und die Abdecklage 140 des Laminats 128 sind im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 106 an mehreren, in der Stapelrichtung 128 des Zellkontaktierungssystems 106 übereinander liegenden, Verbindungsstellen 258 aneinander festgelegt.The isolation situation 132 who have favourited the signal conductor location 138 and the cover layer 140 of the laminate 128 are in the assembled state of the cell contacting system 106 on several, in the stacking direction 128 of the cell contacting system 106 superimposed connection points 258 fixed to each other.
Dabei können eine oder mehrere Verbindungsstellen 258 in den Eckbereichen 148, 202 beziehungsweise 238 der Isolationslage 132, der Signalleiter-Lage 138 und der Abdecklage 140 angeordnet sein.One or more connection points can be used 258 in the corner areas 148 , 202 respectively 238 the isolation layer 132 , the signal conductor location 138 and the cover layer 140 be arranged.
Ferner können eine oder mehrere Verbindungsstellen 258 in einem zentralen Bereich der Isolationslage 132, der Signalleiter-Lage 138 und der Abdecklage 140, zwischen den jeweiligen Durchtrittsöffnungen 150, 204 beziehungsweise 240, angeordnet sein.Furthermore, one or more connection points 258 in a central area of the insulation layer 132 , the signal conductor location 138 and the cover layer 140 , between the respective passage openings 150 , 204 respectively 240 , be arranged.
Die Verbindung der Lagen 130 an den Verbindungsstellen 258 kann beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Ultraschallschweißung, Laserschweißung und/oder Punktschweißung, erfolgen.The connection of the layers 130 at the connection points 258 can for example be materially bonded, in particular by welding, for example by ultrasonic welding, laser welding and / or spot welding.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindung der Lagen 130 an den Verbindungsstellen 258 durch Formschluss erfolgt, beispielsweise durch Vernietung oder durch Durchsetzfügung.As an alternative or in addition to this, it can also be provided that the connection of the layers 130 at the connection points 258 takes place by form fit, for example by riveting or clinching.
Das vorstehend beschriebene Zellkontaktierungssystem 106 wird vorzugsweise als eine separate Baugruppe der elektrochemischen Vorrichtung 100 komplett vormontiert.The cell contacting system described above 106 is preferably used as a separate assembly of the electrochemical device 100 completely pre-assembled.
Zunächst werden die einzelnen Lagen 130 des Laminats 128 durch Heraustrennen aus dem jeweiligen flächigen Ausgangsmaterial hergestellt.First the individual layers 130 of the laminate 128 produced by cutting out of the respective flat starting material.
Dieses Heraustrennen kann beispielsweise durch Ausstanzen oder Ausschneiden, insbesondere durch Ausschneiden mittels eines Lasers, erfolgen.This separation can take place, for example, by punching out or cutting out, in particular by cutting out by means of a laser.
Im Falle der Isolationslage 132 und der Abdecklage 140 ist nach dem Heraustrennen des jeweiligen Flächenelements 196 bzw. 232 aus dem Ausgangsmaterial und dem Heraustrennen der jeweiligen Ausnehmungen 146 bzw. 236 aus dem jeweiligen Flächenelement 196 bzw. 232 die Herstellung der jeweiligen Lage 130 abgeschlossen.In the case of the isolation layer 132 and the cover layer 140 is after cutting out the respective surface element 196 or. 232 from the starting material and the cutting out of the respective recesses 146 or. 236 from the respective surface element 196 or. 232 the production of the respective position 130 completed.
Im Falle der Stromleiter-Lage 136 werden nach dem Heraustrennen der Stromleiter 110 und der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 aus dem Ausgangsmaterial durch einen Umformvorgang, insbesondere einen Prägevorgang, die Kompensationsbereiche 188 an den Zellverbindern 124 erzeugt.In the case of the conductor position 136 after disconnecting the conductor 110 and the conductor connection structure 182 from the starting material through a forming process, in particular an embossing process, the compensation areas 188 on the cell connectors 124 generated.
Im Falle der Signalleiter-Lage 138 werden nach dem Heraustrennen des Flächenelements 196 aus dem Ausgangsmaterial und nach dem Heraustrennen der Ausnehmungen 200 aus dem Flächenelement 196 die Signalleiter 118 an dem Flächenelement 196 erzeugt oder separat von dem Flächenelement 196 hergestellt und anschließend an dem Flächenelement 196 festgelegt.In the case of the signal conductor position 138 after cutting out the surface element 196 from the starting material and after cutting out the recesses 200 from the surface element 196 the signal conductor 118 on the surface element 196 generated or separately from the surface element 196 produced and then on the surface element 196 set.
Das Heraustrennen der Ausnehmungen 146, 200 und/oder 236 aus dem jeweiligen Flächenelement 142, 196 bzw. 232 kann vor dem Heraustrennen der jeweiligen Außenkontur 144, 198 bzw. 232 aus dem Ausgangsmaterial, gleichzeitig mit dem Heraustrennen der jeweiligen Außenkontur 144, 198 bzw. 234 oder nach dem Heraustrennen der jeweiligen Außenkontur 144, 198 oder 234 erfolgen.The cutting out of the recesses 146 , 200 and or 236 from the respective surface element 142 , 196 or. 232 can before cutting out the respective outer contour 144 , 198 or. 232 from the starting material, simultaneously with the cutting out of the respective outer contour 144 , 198 or. 234 or after cutting out the respective outer contour 144 , 198 or 234 respectively.
Nach der Herstellung der einzelnen Lagen 130 werden dieselben in der Stapelrichtung 134 des Zellkontaktierungssystems 106 aufeinandergestapelt.After the production of the individual layers 130 become the same in the stacking direction 134 of the cell contacting system 106 stacked on top of each other.
Dabei können die Isolationslage 132, die Signalleiter-Lage 138 und die Abdecklage 140, deren Positionierelemente 164, 212 und 248 bei korrekter Relativpositionierung dieser Lagen längs der Stapelrichtung 134 miteinander fluchten, jeweils gemeinsam an einer (nicht dargestellten) Positioniervorrichtung, beispielsweise in einem Positionierrahmen, angeordnet werden, so dass gewährleistet ist, dass diese Lagen 130 in der Längsrichtung 156 des Zellkontaktierungssystems 106 und in einer senkrecht zur Längsrichtung 156 und senkrecht zur Stapelrichtung 134 verlaufenden Querrichtung 260 des Zellkontaktierungssystems 106 in der gewünschten Weise relativ zueinander positioniert sind.The isolation layer 132 who have favourited the signal conductor location 138 and the cover layer 140 , their positioning elements 164 , 212 and 248 with correct relative positioning of these layers along the stacking direction 134 are aligned with each other, in each case jointly arranged on a (not shown) positioning device, for example in a positioning frame, so that it is ensured that these positions 130 in the longitudinal direction 156 of the cell contacting system 106 and in one perpendicular to the longitudinal direction 156 and perpendicular to the stacking direction 134 running transverse direction 260 of the cell contacting system 106 are positioned relative to one another in the desired manner.
Die Lagen 130 des Laminats 128 werden dabei vorzugsweise so relativ zueinander positioniert, dass neben den Positionierelementen 164, 212 und 248 vorzugsweise auch die übrigen Ausnehmungen 146, 200 und 236 in den Flächenelementen 142, 196 bzw. 232 der Isolationslage 132, der Signalleiter-Lage 138 und der Abdecklage 140 längs der Stapelrichtung 134 im Wesentlichen miteinander fluchten.The locations 130 of the laminate 128 are preferably positioned relative to one another in such a way that next to the positioning elements 164 , 212 and 248 preferably also the other recesses 146 , 200 and 236 in the surface elements 142 , 196 or. 232 the isolation layer 132 , the signal conductor location 138 and the cover layer 140 along the stacking direction 134 essentially align with each other.
Die Stromleiter-Lage 136 wird beim Stapeln der Lagen 130 des Laminats 128 in der gewünschten Relativposition zu den übrigen Lagen 130 zwischen der Isolationslage 132 und der Signaleiter-Lage 138 angeordnet.The conductor position 136 is used when stacking the layers 130 of the laminate 128 in the desired position relative to the other positions 130 between the insulation layer 132 and the position of the signal conductor 138 arranged.
In dieser gewünschten Relativposition wird die Stromleiter-Lage 136 vorzugsweise durch stoffschlüssige Verbindung mit der Isolationslage 132 und/oder mit der Signalleiter-Lage 138, beispielsweise durch Verklebung, fixiert.The current conductor position is in this desired relative position 136 preferably by a material connection with the insulation layer 132 and / or with the signal conductor layer 138 , for example by gluing, fixed.
Nachdem die Relativpositionierung der Lagen 130 des Laminats 128 abgeschlossen ist, werden die Lagen 130 des Laminats 128 an den vorstehend beschriebenen Verbindungsstellen 258 stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Ultraschallschweißung, Laserschweißung und/oder Punktschweißung, und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Vernietung oder Durchsetzfügung, aneinander festgelegt und so zu einem als Einheit handhabbaren Laminat 128 verbunden.After the relative positioning of the layers 130 of the laminate 128 is complete, the layers 130 of the laminate 128 at the connection points described above 258 cohesively, in particular by welding, for example by ultrasonic welding, laser welding and / or spot welding, and / or positively, for example by riveting or clinching, fixed to one another and thus to a laminate that can be handled as a unit 128 connected.
Um einen Kurzschluss im Stromleitungssystem 108 zu verhindern, wird die Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 der Stromleiter-Lage 136 so unterbrochen, dass die einzelnen Stromleiter 110 elektrisch voneinander getrennt sind.To a short circuit in the power line system 108 will prevent the conductor connection structure 182 the conductor position 136 so interrupted that the individual conductors 110 are electrically separated from each other.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass von der Verbindungsstegen 194 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 so viele unterbrochen werden, wie es nötig ist, um alle Stromleiter 110 elektrisch voneinander zu isolieren. In particular, it can be provided that the connecting webs 194 the conductor connection structure 182 as many are interrupted as it is necessary to make all of the conductors 110 electrically isolate from each other.
Vorzugsweise werden dabei alle Verbindungsstege 194 der Zellverbinder 124 unterbrochen.Preferably all connecting webs 194 the cell connector 124 interrupted.
Ferner werden vorzugsweise die Verbindungsstege 194, welche zu einem der Stromanschlussverbinder 126 führen, ebenfalls unterbrochen.Furthermore, the connecting webs are preferably 194 which goes to one of the power connector 126 lead, also interrupted.
Die Verbindungsstege 194, welche zu dem jeweils anderen Stromanschlussverbinder 126 der Stromleiter-Lage 136 führen, können erhalten bleiben; in diesem Fall liegt der Rahmen 192 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 Im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 auf demselben elektrischen Potential wie der betreffende Stromanschlussverbinder 126.The connecting bridges 194 , which to the other power connector 126 the conductor position 136 lead, can be preserved; in this case the framework lies 192 the conductor connection structure 182 In operation of the electrochemical device 100 at the same electrical potential as the relevant power connection connector 126 .
Das Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass Abschnitte der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 ausgestanzt oder, beispielsweise mittels eines Lasers, ausgeschnitten werden.Breaking the conductor connection structure 182 can in particular take place in that sections of the conductor connection structure 182 punched out or cut out, for example by means of a laser.
Dieser Ausstanz- oder Ausschneidvorgang an der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 wird durch die von den Zugangsöffnungen 166, 214 und 250 gebildeten Zugangskanäle 262 hindurch ausgeführt, so dass die Unterbrechungsstellen 264 der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 mit den Positionen der Zugangskanäle 262 übereinstimmen (siehe insbesondere 2).This punching or cutting process on the conductor connection structure 182 is through the from the access openings 166 , 214 and 250 formed access channels 262 executed through it, so that the interruption points 264 the conductor connection structure 182 with the positions of the access channels 262 match (see in particular 2 ).
Das Unterbrechen der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 wird vorzugsweise dann durchgeführt, wenn die Lagen 130 des Zellkontaktierungssystems 106 an den Verbindungsstellen 258 zu dem Laminat 128 verbunden worden sind.Breaking the conductor connection structure 182 is preferably carried out when the layers 130 of the cell contacting system 106 at the connection points 258 to the laminate 128 have been connected.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Unterbrechung der Stromleiter-Verbindungsstruktur 182 durchzuführen, bevor die Lagen 130 zu dem Laminat 128 verbunden worden sind und nachdem die Lagen 130 in der (nicht dargestellten) Positioniervorrichtung gestapelt und relativ zueinander positioniert worden sind.In principle, however, it is also possible to interrupt the current conductor connection structure 182 perform before the layers 130 to the laminate 128 have been joined and after the layers 130 have been stacked in the positioning device (not shown) and positioned relative to one another.
Wie insbesondere aus 2 zu ersehen ist, überlappen Endbereiche 266 der Spannungsabgriffsleitungen 222 der Signalleiter-Lage 138 mit jeweils zugeordneten Spannungsabgriffsvorsprüngen 162 an den Stromleitern 110.Like in particular from 2 can be seen, end regions overlap 266 the voltage tap-off lines 222 the signal conductor position 138 each with associated voltage tapping projections 162 on the conductors 110 .
Diese überlappenden Endbereiche 266 der Spannungsabgriffsleitungen 222 werden, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem jeweils zugeordneten Stromleiter 110 verbunden, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Ultraschallschweißung, oder durch Verlötung.These overlapping end areas 266 the voltage tap-off lines 222 are, preferably cohesively, with the respective associated conductor 110 connected, for example by welding, in particular by ultrasonic welding, or by soldering.
Wenn die Spannungsabgriffsleitungen 222 an dem Flächenelement 196 der Signalleiter-Lage 138 in situ erzeugt worden sind, kann vorgesehen sein, dass die Endbereiche 266 der Spannungsabgriffsleitungen 222 auf einem Abschnitt des Flächenelements 196 angeordnet sind, der bei der elektrischen Verbindung der Spannungsabgriffsleitung 222 mit den Stromleitern 210 zerstört wird, beispielsweise, indem durch diesen Abschnitt des Flächenelements 196 hindurchgeschweißt wird.When the voltage tap lines 222 on the surface element 196 the signal conductor position 138 have been generated in situ, it can be provided that the end regions 266 the voltage tap-off lines 222 on a section of the surface element 196 are arranged in the electrical connection of the voltage tap line 222 with the conductors 210 is destroyed, for example, by this section of the surface element 196 is welded through.
Ein Sensor 174, beispielsweise ein Temperatursensor, insbesondere ein NTC-Element 176, wird mit seinen Anschlussdrähten 172 stoffschlüssig mit einer jeweils zugeordneten Anschlussstelle 170 einer Sensoranschlussleitung 178 der Signalleiter-Lage 138 verbunden, beispielsweise durch Schweißung, insbesondere Ultraschallschweißung oder Laserschweißung, oder durch Verlötung.One sensor 174 , for example a temperature sensor, in particular an NTC element 176 , with its connecting wires 172 cohesively with a respectively assigned connection point 170 a sensor connection cable 178 the signal conductor position 138 connected, for example by welding, in particular ultrasonic welding or laser welding, or by soldering.
Die Anschlusspins 185 des Signalleitungsanschlusses 122 werden mit den dem Signalleitungsanschluss 122 zugewandten Enden der Signalleiter 118 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Ultraschallschweißung oder Laserschweißung, oder durch Verlötung.The connection pins 185 of the signal line connection 122 are connected to the signal line connection 122 facing ends of the signal conductor 118 materially connected, for example by welding, in particular by ultrasonic welding or laser welding, or by soldering.
Die Reihenfolge, in welcher die Spannungsabgriffsstellen der Stromleiter 110 und die Anschlusspins 185 des Signalleitungsanschlusses 122 mit den jeweils zugeordneten Signalleitern 118 elektrisch leitend verbunden werden, ist grundsätzlich beliebig.The order in which the voltage tapping points of the current conductors 110 and the connection pins 185 of the signal line connection 122 with the respective assigned signal conductors 118 are electrically connected, is basically arbitrary.
Nach dem Anbinden der Spannungsabgriffsstellen 163 und des Signalleitungsanschlusses 122 an die Signalleiter 118 ist die Herstellung des Zellkontaktierungssystems 106 abgeschlossen.After connecting the voltage tapping points 163 and the signal line connection 122 to the signal conductor 118 is the production of the cell contacting system 106 completed.
Damit sind alle für die Kontaktierung der elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 benötigten Bauteile in einer als Einheit handhabbaren Baugruppe, nämlich in dem Zellkontaktierungssystem 106, bereits in der erforderlichen relativen Positionierung zusammengefasst.This means that everyone is responsible for making contact with the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 required components in an assembly that can be handled as a unit, namely in the cell contacting system 106 , already summarized in the required relative positioning.
Durch die Laminierung mehrerer Lagen 130 weist das Zellkontaktierungssystem 106 auch dann eine hohe Steifigkeit auf, wenn eine oder mehrere der Lagen 130 flexibel ausgebildet sind.By laminating several layers 130 instructs the cell contacting system 106 high rigidity even if one or more of the layers 130 are trained to be flexible.
Das Zellkontaktierungssystem 106 wird bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 100 auf das Gehäuse 104 aufgesetzt, in welchem die elektrochemischen Zellen 102 angeordnet sind, und mit dem die Gehäuseöffnung umgebenden Rand des Gehäuses 104 verbunden.The cell contacting system 106 is used when assembling the electrochemical device 100 on the housing 104 placed in which the electrochemical cells 102 are arranged, and with the edge of the housing surrounding the housing opening 104 connected.
Insbesondere werden die Montageflansche 224 des Signalleitungsanschlusses 122 mit den Montageelementen 226 des Gehäuses 104 verbunden.In particular, the mounting flanges 224 of the signal line connection 122 with the assembly elements 226 of the housing 104 connected.
Anschließend werden die Stromleiter 110 elektrisch leitend mit den jeweils zugeordneten Zellterminals 112 der elektrochemischen Vorrichtung 100 kontaktiert, beispielsweise durch Stoffschluss, insbesondere durch Verschweißen, beispielsweise durch Laserschweißung oder Ultraschallschweißung, und/oder durch Formschluss.Then the conductors 110 electrically conductive with the respectively assigned cell terminals 112 of the electrochemical device 100 contacted, for example by material connection, in particular by welding, for example by laser welding or ultrasonic welding, and / or by form fit.
Diese Kontaktierung erfolgt durch die von den Durchtrittsöffnungen 150, 204 und 240 in der Isolationslage 132, in der Signalleiter-Lage 138 bzw. in der Abdecklage 140 gebildeten Durchtrittskanäle 268 hindurch.This contact is made through the passage openings 150 , 204 and 240 in the isolation position 132 , in the signal conductor position 138 or in the cover layer 140 formed passage channels 268 through.
Die fertig montierte elektrochemische Vorrichtung 100 kann mit mehreren anderen elektrochemischen Vorrichtungen 100, insbesondere Akkumulatormodulen, zu einer elektrochemischen Vorrichtungsgruppe zusammengesetzt werden, wobei insbesondere verschiedene elektrochemische Vorrichtungen 100 mittels (nicht dargestellter) Modulverbinder, welche die Stromanschlüsse 114 verschiedener elektrochemischer Vorrichtungen 100 miteinander verbinden, zusammengeschaltet werden können.The fully assembled electrochemical device 100 can work with several other electrochemical devices 100 , in particular accumulator modules, are put together to form an electrochemical device group, in particular various electrochemical devices 100 by means of module connectors (not shown), which the power connections 114 various electrochemical devices 100 connect with each other, can be interconnected.
Eine in den 4 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 mit einem Zellkontaktierungssystem 106 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass das Laminat 128 des Zellkontaktierungssystems 106 nicht nur eine einzige Signalleiter-Lage 138 aufweist, an welcher sämtliche Signalleiter 118 des Signalleitungssystems 116 des Zellkontaktierungssystems 106 angeordnet sind, sondern eine erste Signalleiter-Lage 138a, an welcher die Spannungsabgriffsleitungen 222 des Stromleitungssystem 108 angeordnet sind, und eine zweite Signalleiter-Lage 138b, an welcher die Sensoranschlussleitungen 178 des Signalleitungssystems 116 angeordnet sind.One in the 4th to 6th illustrated second embodiment of an electrochemical device 100 with a cell contacting system 106 differs from that in the 1 to 3 illustrated first embodiment in that the laminate 128 of the cell contacting system 106 not just a single signal conductor layer 138 has on which all signal conductors 118 of the signal line system 116 of the cell contacting system 106 are arranged, but a first signal conductor layer 138a at which the voltage tap lines 222 of the power line system 108 are arranged, and a second signal conductor layer 138b , to which the sensor connection cables 178 of the signal line system 116 are arranged.
Beide Signalleiter-Lagen 138a und 138b umfassen jeweils ein aus einem flächigen, elektrisch isolierenden Ausgangsmaterial herausgetrenntes Flächenelement 196, an welchem die jeweiligen Signalleiter 118 in situ erzeugt oder an welchem die separat von dem jeweiligen Flächenelement 196 hergestellten Signalleiter 118 festgelegt sind.Both signal conductor layers 138a and 138b each comprise a flat element separated from a flat, electrically insulating starting material 196 on which the respective signal conductor 118 generated in situ or on which the separately from the respective surface element 196 manufactured signal conductor 118 are set.
Die erste Signalleiter-Lage 138a, welche die Spannungsabgriffsleitungen 222 enthält und auch als Spannungsabgriffslage 276 bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise benachbart zu der Stromleiter-Lage 136 angeordnet.The first signal conductor layer 138a , which are the voltage tap lines 222 contains and also as a voltage tap position 276 can be designated, is preferably adjacent to the current conductor layer 136 arranged.
Die zweite Signalleiter-Lage 138, welche die Sensoranschlussleitungen 178 enthält und auch als Sensorlage 270 bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise zwischen der ersten Signalleiter-Lage 138a und der Abdecklage 140 angeordnet.The second signal conductor layer 138 , which the sensor connection cables 178 contains and also as a sensor layer 270 can be designated, is preferably between the first signal conductor layer 138a and the cover layer 140 arranged.
Ein weiterer Unterschied der in den 4 bis 6 dargestellten zweiten Ausführungsform gegenüber der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 106 besteht darin, dass die Durchtrittsöffnungen 240 im Flächenelement 232 der Abdecklage 140 eine kleinere Fläche überdecken als bei der ersten Ausführungsform und insbesondere auch eine kleinere Fläche überdecken als die Durchtrittsöffnungen 150 im Flächenelement 142 der Isolationslage 132.Another difference in the 4th to 6th illustrated second embodiment compared to that in the 1 to 3 illustrated first embodiment of the cell contacting system 106 is that the passage openings 240 in the surface element 232 the cover layer 140 cover a smaller area than in the first embodiment and in particular also cover a smaller area than the passage openings 150 in the surface element 142 the isolation layer 132 .
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Abdecklage 140 und die Isolationslage 132 somit nicht im Wesentlichen identisch miteinander ausgebildet.In this second embodiment, the cover layers 140 and the isolation layer 132 thus not formed essentially identically to one another.
Die Fläche der Durchtrittsöffnungen 240 in der Abdecklage 140 ist auf die Bereiche 272, in denen die Kontaktbereiche 152 der Stromleiter 110 mit den Zellterminals 112 der elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißung, verbunden werden, und auf die Bereiche 274, in denen die Endbereiche 266 der Signalleiter 118 mit den Stromleitern 110 stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißung oder durch Verlötung, beschränkt.The area of the passage openings 240 in the cover layer 140 is on the areas 272 in which the contact areas 152 the conductor 110 with the cell terminals 112 of the electrochemical cells 102 of the electrochemical device 100 cohesively, in particular by welding, are connected, and on the areas 274 in which the end areas 266 the signal conductor 118 with the conductors 110 be firmly connected, for example by welding or soldering, limited.
Damit ist die Größe der Durchtrittsöffnungen 240 in der Abdecklage 140 auf das Ausmaß beschränkt, welches für den Zugang zu den Stromleitern 110 und zu den Signalleitern 118 während der Montage des Zellkontaktierungssystems 106 und der elektrochemischen Vorrichtung 100 tatsächlich benötigt wird. This is the size of the passage openings 240 in the cover layer 140 limited to the extent necessary for access to the conductors 110 and to the signal conductors 118 during the assembly of the cell contacting system 106 and the electrochemical device 100 is actually needed.
Dadurch sind die in der Stapelrichtung 134 unter der Abdecklage 140 liegenden Bestandteile des Zellkontaktierungssystems 106, insbesondere die Signalleiter 118, die Stromleiter 110 und die Sensoren 174, besser durch die Abdecklage 140 abgedeckt und vor einer ungewollten Berührung geschützt.This puts them in the stacking direction 134 under the cover layer 140 lying components of the cell contacting system 106 , especially the signal conductors 118 who have favourited Conductor 110 and the sensors 174 , better by the cover layer 140 covered and protected from accidental contact.
Hierdurch wird eine Beschädigung des Stromleitungssystems 108 und des Signalleitungssystems 116 während des Transports und der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 100 besonders wirksam verhindert.This will damage the power line system 108 and the signal line system 116 during transportation and assembly of the electrochemical device 100 particularly effectively prevented.
Im Übrigen stimmt die in den 4 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellkontaktierungssystems 106 und einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, it is correct in the 4th to 6th illustrated second embodiment of a cell contacting system 106 and an electrochemical device 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the 1 to 3 first embodiment shown, reference is made to the above description in this respect.
